文档介绍：Pro/ENGINEER 分析 1 1. Pro/MECHANICA 简介 Pro/MECHANICA 是美国 PTC 开发的有限元软件。该软件可以实现和 Pro/ENGINEER 的完全无缝集成。绝大部分有限元分析软件的几何建模功能比较弱, 这些有限元软件通常通过 IGES 格式或者 STEP 格式进行数据交换,而这样做最大的弊端在于容易造成数据的丢失,因此常常需要花费大量的时间与精力进行几何模型的修补工作。使用 Pro/MECHANICA 恰好可以克服这一点,该软件可以直接利用 Pro/ENGINEER 的几何模型进行有限元分析。 Pro/MECHANICA 是基于 P 方法进行工作的。它采用适应性 P-method 技术, 在不改变单元网格划分的情况下,靠增加单元内的插值多项式的阶数来达到设定的收敛精度。理论上,插值多项式的阶数可以很高,但在实际工作中,往往将多项式的最高阶数限制在 9 以内。如果插值多项式的阶数超过 9 仍然没有收敛,这时可以增加网格的密度,降低多项式的阶数,加快计算速度。利用 P 方法进行分析,降低了对网格划分质量的要求和限制,系统可以自动收敛求解。 P-method 能够比较精确地拟合几何形状,能够消除表面上的微小凹面。这种单元的应力变形方程为多项式方程,最高阶次能够达到九阶。这意味着这种单元可以非常精确地拟合大应力梯度。 Pro/MECHANICA 中四面体单元的计算结果比其他传统有限元程序中四面体的计算结果要好得多。首先单元以较低的阶次进行初步计算,然后在应力梯度比较大的地方和计算精度要求比较高的地方自动地提高单元应力方程的阶次,从而保证计算的精确度和效率。 2. Pro/MECHANICA 工作模式: 1) FEM 模式: FEM 模式没有求解器,只能完成对模型的网格划分、边界约束、载荷、理性化等前处理工作、然后借助第三方软件完成计算分析。 2 )集成模式:用户可以在 Pro/ENGINEER 中建立几何模型,然后进入 Pro/MECHANICA 模块中,定义载荷及边界条件,进行分析研究。应用较多的还是集成模式。 3. Pro/MECHANICA 三个模块: 1) Pro/MECHANICA STRUCTURE : 结构分析软件包, 可以进行零件模型和装配模型的结构分析和优化分析。具有的分析类型有: 静态分析、模态分析、屈曲分析、接触分析、预紧分析及振动分析等。 Pro/ENGINEER 分析 2 2) Pro/MECHANICA THERMAL :温度分析模块,可以进行零件和装配模型的稳态和瞬态温度分析,也可以根据温度问题进行灵敏度分析和优化设计。 3) ProIMECHANICA MOTIQN :运动分析软件包,进行机构分析和机构运动优化设计,可以进行三维静态分析、运动学分析、动力学分析、逆向动力学分析及干涉检验分析。 4. Pro/MECHANICA 有限元分析的基本步骤: 1)建立几何模型:在 Pro/ENGINEER 中创建几何模型。 2) 识别模型类型: 将几何模型由 Pro/ENGINEER 导入 Pro/MECHANICA 中,此步需要用户确定模型的类型,默认的模型类型是实体模型。我们为了减小模型规模、提高计算速度,一般用面的形式建模。 3)定义模型的材料物性。包括材料、质量密度、弹性模量、泊松比等 4)定义模型的载荷。 5)定义模型的约束。 6) 有限元网格的划分:由 Pro/MECHANICA 中的 Auto GEM( 自动网格划分器) 工具完成有限元网格的自动划分。 7)定义分析任务,运行分析。 8)根据设计变量计算需要的项目。 9)图形显示计算结果。 5. Pro/MECHANICA STRUCTURE 基本分析过程 Pro/ENGINEER 模块中完成结构几何模型后,单击“应用程序”→“ Mechanica ”,弹出下图所示窗口,启用 Mechanica structure 。 Pro/ENGINEER 分析 3 单击“材料”,进入下图对话框,选取“ More ”进入材料库,选取材料 1) 加载集中力或力矩,点击,出现 Pro/ENGINEER 分析 4 ? Name 基本载荷工况名称? Number of Set 载荷集名称? Reference 施加载荷时的参照,可以是 surfaces 、 edges/curves 、 points ? Properties 选择坐标系,默认为全局坐标系? Advanced 点击该按钮后,可以选择载荷的加载方式,可以加载载荷总值,也可以在每单位面积或点上加载;载荷的大小可以用函数来控制,使得载荷的施加非常方便。 2) 加载分布力,点击,出现? Name 基本载荷工况名称? Number o