CATIA教程之零件静力分析.pdf

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第一节零件之静力分
析
操作程序:
一载入档案与变更单
、位
三进入应力分析模组
、:.
四、夹持与负载
五、分析与结果网格
六、重新设定分析与
七、结果:.
载入档案与变更单位

首先在下拉式功能表中选择File>Open指令,系统即显示如下图右之对
话框,选取零件档Piston并按下开启档案按钮将之开启。
,系统显示模型档於绘图
视窗。零件档Pisto为n一活塞
如下图所示,该图档以mm为单位绘制而成:.
,现在将零件之
单位改为与资料库一致。Catia之预设资料库以标准单位存入,可避免因
单位系统之人为疏忽所造成之分析错误,也可避免加速度与力之换算时单位
转换。在下拉式功能表中选择Tool功s能表,系统即显示弹出式功能表如
下图左。选择Optio特n性选项後即进入其对话框,选择Units单位
设定如下图右,其中显示系统预设之单位有长度及:.
惯性矩两项使用mm为单位

将长度及惯性矩两项改为使用m为单位,符合SI标准单位之要求。完成
设定之後系统之各物理量单位如下图所示。
,原本显示20mm之长
度标注,改为以为其尺寸标注,如下图所示。:.
指定材
质
在此可能读者会遇到如下图之错误
讯息
要修正中文版无法与CATIAV5相R容3的问题,只要在
CATI资A料夹中
的Maeri资al料夹建立一个naChi资ne料se夹,
Traditiol如下图所示:
然後再将Materi资al料夹中的复制到新建的Traditional_Ch
资ine料se夹中即可:.
:.
在静力分析中必须指定材料之刚性及其他机械性质,以便在执行分析时系统据
以
建立刚性矩阵。在下图左之模型树中以滑鼠左键点选零件,并按)
(指定材料
图示,切换至Meta金l属材料之页并选择Stee钢l材,如下图右所示。
下图为完成材料给定後,零件之彩现图形
三、进入应力分析模组

完成SI单位之及材料性质之设定後,即可进入分析模组。在模型树中以滑
鼠左键点选零件档Pisto,n并在下拉式功能表中选择Sta>rtStress
Analy应si力s分析模组,系统即显示静力分析之工具图示,表示已经进:.
入应力分析模组,如下图所示。:.
,可先将模型之分析模组储存为
分析档。在下拉式功能表中选择File>SaveA另s存新档,并键入档案名
称Piston如下图所示。
四、夹持与负载
,并在其上缘施加一压力。首
先以滑鼠左键点
选一孔,按住键盘Ctrl键再加选另一孔,如下图左所示。接着按下)
(夹持
图示,系统即显示如下图中之对话框,提供位移值之设定。按下OK接受系
统之预设值将两孔夹持固定。完成夹持设定之後系统显示边界条件之图元於
指定之两孔上,如下图右所示。:.

首先以滑鼠左键点选活塞上缘之曲面,接着按下)图示,系统即显示
(压力
如下图中之对话框,提供压力值之设定。按下OK接受系统预设值之
100N/m。完成夹持与负载设定之後,系统显示相应图示於指定之图元上,
2
如下图右所示。
五、分析与结果
、材质、夹持与负载之设定後即可进行分析。分析的过
程包含电脑大量
的数值运算,但对於使用者而言只需按下)图示即可。点选进行分
(执行分析
析之图示後,模型树便出现MeshSpecific的ati特on徵,以及显示如下
图中之对话框,提供分析之选项设定。按下More其他选项按钮即可显示细
部设定之选项。按下OK接受预设值即完成设定。:.

(总和应力)
应力之分布图,画面中并以颜色显示各位置之应力值。绘图视窗中并显示图
例表,指示各颜色所代表之应力值。应力分布值之对话框并显示材料名称及
其降伏强度,以及变形显示放大倍率之拉杆。
,模型也可以变形之形态显示。
下图中对话框之拉杆可调整模型变形量显示时之放大倍率。将拉杆调整到最
小,显示未变形之模型如下图
右所示。:.
将拉杆调整至最小倍率
在此可以控制色板的显示,读者可双按右方色板,便会出现如下图之对话框,
用来设定应力的颜色分布,决定显示的色阶变化,以方便使用者设定显示之
应力的范围。
,则可以放大总和位移之模型
显示总和应力分布图。执行时将拉杆调整至最右侧,如下图所示。:.
将拉杆调整至最大倍率

在工具列中按边线上彩显图示或边线材质上彩)图示可显示网
示)
格。接着按图示,系统即显示如下图左之对话框,其中显示元素
与节点之总数,下方之拉杆可调整元素之缩小显示。缩小显示之元素间不再只
是
一条线,而是根据拉杆之设定值变更元素边界之距离。

接着显示位移分布图。按下图示,系统即显示如下图中之对话框,
(位移)
其中第一栏可切换位移之项目,显示之现行位移值为总位移。:.
:.

位移对话框之第二栏可切换DisplayArr箭ow头显示与等值色彩显示。
按下该栏位将总和位移分布图改以等值色彩显示,如下图右所示。
,第
二栏仅有DisplayAr箭row头显示。所显示之XY剪变形位移向量图
示如下图右。

接着显示应变能分布图。按下图示,系统即显示如下图中之
(应变能与精度)
对话框,其中第一栏显示估计值之精度,第二栏则显示应变能,并以等值色
彩模型显示於绘图视窗,如下图右所示。:.

接着显示主轴应力分布图。按下图示,系统即显示如下图中之对话
(位移)
框,其中第一栏可切换主轴应力之项目,其预设值为Allabsolu总te和
应力值。
主轴应力之总和应力值仅有DisplayArr箭ow头显示。

主rin轴g剪应力,主轴剪应力值仅有等值色彩模型显示,如下图右所
示。
:.
:.
将主轴应力对话框之第一栏切换为Maximumabs最olu大te主轴应力,
如下图中所示。对话框之第二栏可切换DisplayAr箭row头显示与等
值色彩显示。
六、网格重新设定
,获得更精确之数据资料。执行时
以滑鼠左键点选模型中心之三角锥,系统即显示网格尺寸设定之对话
框。系统预设之网格尺寸为
,将其数值改为3mm如下图所示。
点选此三角锥以变更网格尺
七、分析与结果寸

完成网格细分之後必须重新进行分析。按下)图示进行分析後,
(执行更新
系统即显示如下图左之对话框,提供分析之选项设定。按下OK接受预设
值即完:.
成设定。系统完成分析之後首先显示总和应力之分布图,画面
(总和应力)
中并以颜色显示各位置之应力值。绘图视窗中同时显示图例表,指示各颜
色所代表之应力值。对话框并显示材料名称及其降伏强度,以及变形显示
放大倍率之拉杆。

网格细分後零件上之元素数目从12277增加为2123,7绘图视
(边线
窗并以显示模型网格。元素细化之状态清楚显示於下
上彩显示)
图。
:.
接着显示应变能分布图。按下图示,系统即显示如下图之对
应变能与精度)
话框,其中第一栏显示估计值之精度,第二栏则显示应变能,并以等值色彩
模型显示於绘图视窗,如下图左所示。网格细分前後应变能之比较显示,
细分後全域之应变能精确度升高,估计误差值由%减小至到%。
,所储存之档案副档
名为.
CATanal。ys当is重新分析档开启时,若所关连之零件档案名称变更,则
必须在下拉式功能表中选择Edi>tLinks指令,重新连结档案。
下图为零件分析完成之图示