文档介绍：会计学
1
UG有限元分析
基础知识
主要内容分为2大部分：
有限元法模态分析理论基础
结构模态分析操作流程
第1页/共39页
问题描述
如图所示为某一压缩机用的曲轴模型，曲轴是该类产品的关键零部件，为避免该产品在使用中出现过大的振动破坏情况，需对曲轴零部件进行模态分析，曲轴的正常工作转速在800r/min，在设计中根据实际的需要要求正常转速低于第一阶临界转速；
第2页/共39页
工况条件
曲轴使用材料为40CrMoMn，曲轴的支撑约束情况如图所示，使用局部圆柱坐标系，约束除沿轴线转动自由度外的其余五个自由度，计算曲轴结构自由模态与约束模态的前3阶固有频率和相应的振型。
第3页/共39页
问题分析
（1）曲轴结构的几何模型上的一些小尺寸的圆孔、倒角等，可以在理想化几何模型中进行处理，并不影响模态参数的计算。
（2）可以按照先计算曲轴的自由模态，然后在此基础之上施加约束，计算约束模态的求解思路和计算自由模态的求解思路一致。UG NX高级仿真计算结构模态的操作顺序和操作步骤和静力学分析过程相似，在几何体模型基础上，可以进行理想化模型操作，然后建立有限元模型（包括赋予材料属性、定义单元属性、划分网格等），在仿真模型环境中，如果不定义边界约束条件，那可以求解该结构的自由模态（6个DOF均为自由）；如果定义了边界约束条件，那可以求解该结构的约束工况模态，但是有一点相同的，那就是不必进行定义作用载荷操作。
第4页/共39页
操作步骤
曲轴结构自由模态的计算
创建有限元模型
优化（理想化）模型
创建有限元模型
创建仿真模型
求解自由模态
后处理及其动画演示
曲轴结构约束模态的计算
施加约束条件
求解约束模态
后处理及其动画演示
曲轴结构模态计算精度的对比
第5页/共39页
曲轴结构自由模态的计算
打开随书光盘part源文件所在的文件夹路径：Book_CD\Part\Part_CAE_Unfinish\Ch08_Crank Shaft，选中文件Crank ，调出曲轴三维实体模型。
第6页/共39页
（1）创建有限元模型
依次左键单击【开始】和【高级仿真】，在【仿真导航器】窗口分级树中单击【Crank 】节点，新建FEM，并进行相关操作；单击【确定】按钮即可进入了创建有限元模型的环境；
仿真导航器新增节点
第7页/共39页
（2）优化（理想化）模型
在【仿真导航器】窗口分级树中，单击【fem1_Crank 】节点，右键弹出快捷菜单【设为显示部件】并单击之（也可以直接双击该节点），即可进入优化模型的环境。
右键单击【fem1_Crank 】节点，选择【提升】命令，在窗口图形中选择整个曲轴模型作为要提升的选择体，单击【确定】。
第8页/共39页
1）理想化几何体
在工具栏上单击【理想化几何体】命令，弹出【理想化几何体】对话框；
设置相关参数
油孔1
油孔2
删除曲轴上两个贯通的油孔
第9页/共39页