2022年CAE培训课件八 .pdf

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1、例 1 螺栓连接件分析如图所示为一螺栓连接的法兰连接件简图，法兰一端及内侧面固定约束。载荷 1 为螺栓预应力 1000N 载荷 2 为螺栓预应力 1500N 载荷 3 为螺栓预应力 2000N 根据实际情况，自己设定接触类型，其中摩擦类型接触对时，摩擦系数为0.1 为方便设置，材料均取钢材，求其变形及应力。边界条件名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页，共 22 页 - - - - - - - - - 螺栓连接件分析1 导入几何模型，进入DS 模块2

2、 材料设置选择默认的材料： Structural Steel 3 设置接触螺栓与螺母的接触类型为Bonded 螺栓杆与法兰的接触类型为Frictional，摩擦系数为 0.1 螺栓杆与垫片内壁的接触类型为Frictional，摩擦系数为 0.1 其余接触类型为 No Separation 4 网格划分5 选择分析类型在“ New Analysis”中选择结构静力学分析“Static Structural” ；6 施加约束与载荷1）施加固定约束点击“ Static Structural” ，在“ Supports”中选择固定约束“ Fixed Support”选择法兰一端及内侧面固定约束；名师归

3、纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页，共 22 页 - - - - - - - - - 2）施加载荷 选择载荷 1 处螺栓杆表面，添加螺栓预应力“Bolt Pretension” 大小为 1000N 选择载荷 2 处螺栓杆表面，添加螺栓预应力“Bolt Pretension” 大小为 1500N 选择载荷 3 处螺栓杆表面，添加螺栓预应力“Bolt Pretension” 大小为 2000N 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - -

4、 - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页，共 22 页 - - - - - - - - - 5 设定求解类型1）求解变形点击“ solution” ，点击“ Deformation”选择“ Total” ，求解变形点击“ Stress ” ，选择“ Equivalent (Von-Mises)” ，求解等效应力6 单击“ Solve”求解7 观察求解结果点击“ Total Deformation”查看变形点击“ Equivalent Stress ”查看应力分布例 2 卡紧散热片的不锈钢扣件受力分析扣紧件是一个不

5、锈钢的卡子， 因为散热片同功率部件之间的接触力同最终的散热有很大关系，因此研究力的大小是很有意义的。1. 导入几何模型，进入DS 模块名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页，共 22 页 - - - - - - - - - 2. 设置材料：选用的不锈钢材料。3. 划分网格使用六面体划分添加了一个 Size，大小为 0.4mm 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - -

6、- - - - - - - - - - - - 第 5 页，共 22 页 - - - - - - - - - 4. 添加静力分析5. 添加约束将下部两个很窄的面设置为Fixed。6. 添加载荷将扣件接触面设置为位移载荷。位移大小为0.25 毫米。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 6 页，共 22 页 - - - - - - - - - 7. 设置求解类型在 Solution 里添加一个 Force Reaction （insert-probe-forc

7、e reaction ）在 Force Reaction的设置里，Location Method 设置为 Boundary Condition 设置为 Displacement 只研究 Y 向设置为 Single Time Point 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 7 页，共 22 页 - - - - - - - - - 8. 进行求解例 3 芯片组热分析如图为一芯片装配体： 黄铜散热片， 陶瓷芯片，黄铜终端连接器。 陶瓷芯片产热，陶瓷芯片外表面及

8、黄铜散热片一对流方式向环境散热。黄铜散热片的对流系数为250W/m2k，温度为 27，陶瓷芯片的对流系数为100W/m2k，温度为 27。当芯片产热为 25W时 20s 后产生的温度变化。边界条件名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 8 页，共 22 页 - - - - - - - - - 1 导入几何模型，进入DS 模块2 材料设置散热片和终端连接器选黄铜芯片编辑材料为杨氏模量 =1.124e11pa 泊松比 =0.25 密度 2.33e-6kg/mm3

9、热膨胀系数 1.2e-6 比热 200J/kg0c 热导率 =0.124 3 设置接触名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 9 页，共 22 页 - - - - - - - - - 接触类型为 Bonded 4 网格划分5 选择分析类型在“ New Analysis”中选择稳态热分析6 施加约束点击“ convection” ，选择芯片，设置对流系数为2.5e-4W/mm2，温度为 27点击“ convection” ，选择连接器，设置对流系数为1e-4W

10、/mm2，温度为 27 点击 “heat” ， 选择 “internal heat generation ” ， 设置芯片 magnitude为 25/1417 5 设定求解类型1）求解变形点击“ temperature ” ，求解温度场点击“ total heat flux” ，求解热流6 单击“ Solve”求解7 观察求解结果例 4 壳分析?问题描述 : 模型由一个表示控制盒的外壳的Parasolid文件组成 (见图)。外壳受外压作用 (1 Mpa)，即施加 1MPa 压力载荷作用在外壳cover 的 17 个外表面在沉孔施加约束，壳的底部面，内表面使用无摩擦支撑约束。材料为铝合金。名师

11、归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 10 页，共 22 页 - - - - - - - - - 图 1-1 ?分析步骤 : 1.1 进入 DS 模块，设置单位 : 从主菜单找到“ Units Metric (mm, Kg, MPa, C, s) 1.2 材料设置选择“ Material” ，然后选择“ Aluminum Alloy ”1.3 网格划分选择“ Mesh” ，单击右键，选择“ Generate Mesh”自由划分网格 (也可使用映射分网 ) 1.

12、4 选择分析类型在“ New Analysis”中选择结构静力学分析“Static Structural” （如图 1-2所示） ；名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 11 页，共 22 页 - - - - - - - - - 图 1-2 1.4 施加约束与载荷1）施加约束选择“ Supports” ，点击“ Frictionless Support ”施加无摩擦支撑约束约束面为 4 个沉孔表面 (如图 1-3 所示) 相同方法为壳的内表面（图1-4）

13、，底部面（图 1-5）施加无摩擦支撑约束(如图 1-4 所示) 图 1-3 图 1-4 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 12 页，共 22 页 - - - - - - - - - 图 1-5 2）施加载荷点击 “Loads” ，选择 “Pressure ”施加压力载荷加载面为外壳的17 个外表面大小为 1 Mpa（如图 1-6 所示） ；图 1-6 由于出现了非绑定接触的无摩擦支座约束，DS 在求解过程中将会打开“Weak Springs ”使用开关

14、。若没有完成此项设置，将会导致求解。点击“Analysis Seting” ，在明细窗中选项 “Weak Springs ”的设置从“Program Controlled”切换为“ Off” 。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 13 页，共 22 页 - - - - - - - - - 图 1-7 1.5 设定求解类型1）求解变形点击“ solution” ，点击“ Deformation”选择“ Total”,（如图 1-8 所示） ；2）求解等效应

15、变点击“ Strain” ，选择“ Equivalent (Von-Mises)” （如图 1-9 所示） ；3）求解等效应力点击“ Stress ” ，选择“ Equivalent (Von-Mises)” （如图 1-10所示） ；图 1-8 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 14 页，共 22 页 - - - - - - - - - 图 1-9 图 1-10 1.6求解单击“ Solve”求解，如图 1-11 所示如图 1-11 1.7 观察求解

16、结果点击“ Total Deformation”查看变形；点击“ Equivalent Strain”查看应变分布；点击“ Equivalent Stress ”查看应力分布；例 5 叶轮泵分析?问题描述 : 一个由 5个零部件组成的叶轮泵的装配体。 我们主要的目标是对此预带100N皮带轮载荷的装配体进行分析，并加以验证：在加载后，叶轮变形不会超过0.075mm. 环轴孔的塑料泵的外壳在使用中不会变形超出其材料的弹性极限. 假设：名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - -

17、- - 第 15 页，共 22 页 - - - - - - - - - 泵外壳材料为 Polyethylene；叶轮为 Aluminum alloy ；其余为 Structural Steel ?泵的外壳被紧紧地固定在泵体的尾端，因此可在固定面上施加“无摩擦支座约束 (Frictionless Support)” ，来模拟其约束；?在相对轴孔的固定孔上施加“无摩擦支座约束(Frictionless Support)” ，用于模拟紧固螺栓的接触；?在滑轮上施加螺栓载荷 （x=100N), 以模拟由皮带驱动的载荷。 螺栓载荷将为分布在与皮带接触的滑轮的表面（Compression Only) 图

18、1-1 图 2-2 ?分析步骤 : 2.1 进入 DS 模块，设置单位 : 从主菜单找到“ Units Metric (mm, Kg, MPa, C, s) 2.2 材料设置泵外壳材料为 Polyethylene 叶轮为 Aluminum alloy 其余为 Structural Steel 2.3 接触设置接触栏中选择前 3 个接触对，接触类型设置为”No Separation ”名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 16 页，共 22 页 - - -

19、- - - - - - 图 2-3 图 2-4 ?相同方法将其余的接触域设置为“Bonded”. 2.3 网格划分选择“ Mesh” ，单击右键，选择“ Generate Mesh ”自由划分网格2.4 选择分析类型在“ New Analysis”中选择结构静力学分析“Static Structural” （如图 2-5所示） ；图 2-5 2.4 施加约束与载荷1）施加约束选择“ Supports” ，点击“ Frictionless Support ”施加无摩擦支撑约束约束面为泵外壳 (part 1)上相对应的面名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - -

20、 - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 17 页，共 22 页 - - - - - - - - - 图 2-6 ?相同方法在如图所示的8 个安装孔上的沉孔部分施加”无磨擦约束（Frictionless Support)”图 2-7 2）施加轴承载荷点击 “Loads” ，选择 “Bearing Load”施加螺栓载荷加载面为如图所示的滑轮表面在明细表中将“ Components ”设置为“ X = 100 N” （如图 2-9 所示） ；名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳

21、 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 18 页，共 22 页 - - - - - - - - - 图 2-8 图 2-9 由于出现了非绑定接触的无摩擦支座约束，DS 在求解过程中将会打开“Weak Springs ”使用开关。若没有完成此项设置，将会导致求解。点击“Analysis Seting” ，在明细窗中选项 “Weak Springs ”的设置从“Program Controlled”切换为“ Off” 。图 2-10 2.5 设定求解类型1）求解变形点击“ solution” ，点击“ Deformation”选择“ Total”,（如图 2

22、-11所示） ；2）求解等效应力点击“ Stress ” ，选择“ Equivalent (Von-Mises)” （如图 2-12所示） ；名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 19 页，共 22 页 - - - - - - - - - 图 2-11 图 2-12 2.6 求解单击“ Solve”求解，如图 2-13 所示图 2-13 2.7 观察求解结果点击“ Total Deformation”查看变形；点击“ Equivalent Stress ”

23、查看应力分布；2.8 单个零件分析1）点选“求解”命令条，并将选择模式切换到“体（Body） ”选择模式样，选择叶轮 (part 2). ?插入等效应力 equivalent (von Mises) ?插入“整体形变（ Total Deformation) 2）点选“求解”命令条，选择泵外壳(part 1) ?插入等效应力 equivalent (von Mises) ?插入“整体形变（ Total Deformation) 2.9 再次求解 .并查看结果2.10 敏感面分析首先隐藏滑轮与叶轮部分名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳

24、 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 20 页，共 22 页 - - - - - - - - - 选择滑轮，然后“ RMB Hide Body ”图 2-14 ?重复对叶轮的操作 . 点击“ Solution”命令条，将选择模式切换为“面（Face ） ”选择模式选中如图 2-15 所示泵外壳的 5 个面(part 2)，插入等效应力“RMB Insert Stress equivalent (von Mises) ”图 2-15 ?选择如图 2-16 所示的背面，插入等效应力“RMB Insert Stress equivalent (von Mises) ”名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 21 页，共 22 页 - - - - - - - - - 图 2-16 2.11 再次求解 .并查看结果名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 22 页，共 22 页 - - - - - - - - -