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NXCAE讲座之 陆海燕高级技术顾问西门子产品管理软件公司 NXAdvancedFEM Nastran结构分析 议程 NX高级有限元仿真流程简介NXCAE结构分析案例NXNastran结构分析功能介绍 AnyDesignSeat Add onSimulationtoanyMachDesignSeat NXBestPracticeDesignWizards NXDesignSimulation NXMotionSimulation NX6CAE产品全貌 NXAdvancedSimulation NXAdvancedFEM Add onAdvancedSimulationtoanyMachSimulationSeat NXNastran SimulationEnvironments NXThermalSimulation NXFlowSimulation NXElectronicSystemsCooling NXLaminateComposites NXResponseSimulation NXAdvancedThermalSimulation NXAdvancedFlowSimulation NXSpaceSystemsThermal StandaloneSimulationSeats NXAdvancedFEM NXAdvancedSimulation NXMotionControl NXModelCorrelation NX高级仿真分析包功能 前处理 网格 边界条件 求解设定NXAdvancedFEMAnsysNX MSC NastranAbaqusLSDYNA求解功能 NXNastran无求解规模限制 线性静态分析 含惯性释放 模态分析屈曲分析稳态热传导瞬态热传导点焊分析后处理云图XY图线 分析向导强度分析向导振动分析向导 缩短FE建模 网格划分时间改进FEA求解时间 跟踪工程数据 提早开始系统级CAE分析 NX设计分析一体化流程提升设计效率 NXCAE的价值 流程创新 Solve Mesh Lookforinformation Evaluate Creategeometry LoadsBCs Mesh Evaluate Creategeometry Lookforinformation LoadsBCs PartDesign CAE分析流程对比 NXCAE分析流程给企业带来的价值 NX高级仿真独创CAD CAE一体化流程 几何 CAE模型 求解 结果查看 载荷和边界 报告与结论 迭代与优化 如果有需要 理想化模型 CAD数据无需转化到CAE平台几何处理方式多样灵活网格划分高效CAE模型与CAD参数关联更新 高级仿真和设计仿真提供分级解决方案 NXCAE的价值 结构创新 NX软件最先提出多级仿真数据结构优点 1各层数据柔性映射2追踪简化模型与主模型的变更关系3柔性化数据管理和模型重用4为有效的CAE数据管理提供保证 主模型CAD文件 理想化CAD文件 FEM文件 网格 仿真文件 载荷 工况等 NX AdvancedSimulation文件结构 分级数据结构支持有效的数据管理 MasterPart IdealizePart FEM1 FEM2 SIM1 IdealizePart SIM2 FEM3 FEM4 NXCAE曲柄仿真分析流程演示 NXCAE的价值 网格划分装配有限元提高效率 5x 10 x更快的进程团队可以同时在装配体不同的部件上工作系统集成器可以集成供应商提供的模型自动映射组件位置和方向 多个共用组件只需要一个网格模型 如何才能像重用几何体一样重用分析模型 NX解决方案 参数化概念从CAD延伸到CAE领域 CAD CAE 设计特征 参数 表达式 模型历史 装配树 设计意图 版本历史 无缝传递 仿真结果 边界 网格 参数驱动自动更新 NX Pro E Catia SE 后参数化 数据管理平台 TCforSimulation 热成像仪结构分析案例 零件级结构分析组件结构振动分析 NXCAE分析向导动画演示 通过重用提高效率 为什么需要等待几何体被改变 更加直观的按照意愿修改几何体意味着更快的反馈 NXResponseSimulation振动分析 分析类型瞬态响应频域响应随机响应冲击谱响应DDAM响应传递函数独特优势GUI驱动计算快速得到结果图表与云图显示支持与实验的校验激励载荷生成工具实验载荷转化工具 动力响应分析 NX特有的快速方便地动力响应工具 1 准备有限元模型创建或者读入施加边界条件2 模态模型建立计算用于动力响应的模态SOL103RS 新增模态算法 3 定义事件瞬态 频率 随机 谱分析激励 点载荷 分布载荷 强迫运动等4 评估响应云图orXY plots NX前后处理器 NXNastran NX动力响应分析 NX动力响应分析 响应分析AttachesRStoOP2fileDefinedamping 函数管理器Create edit copyfunctionstobeusedforloading 传感器Setofpre definedlocationsforresponsecalculation 事件Definedynamicanalysistype 函数工具Functionoperatorsforcreation conversion import otherprocessingJavatoolkitAllowsuser definedfunctionoperators 激励ConcentratedloadsDistributedloadsDDAMloads 函数数学运算 FTK SinglemathMultimathOverallmathMin MaxGenerators 振动分析演示动画 NXNastran 企业版和桌面版独立的解算器 采用浮动的授权许可证版本历史NXNastran1 2003年9月NXNastran2 2004年4月NXNastran3 2004年12月NXNastran4 2005年10月NXNastran4 1 2006年2月NXNastran5 2007年2月NXNastran5 1 2007年9月NXNastran6 2008年4月 NXNastran 分析类型 SteadystateorTransient Material Largedeflection Contact Static Buckling Fluid flow Thermal Acoustics Electromagnetic Response Timedomain Frequencydomain Structural Non structural Linear Nonlinear Linear Nonlinear Dynamics Durability Timedomain Frequencydomain FEA Direct Modal NormalModes ComplexModes Eigenvalue Optimization NXNastran所支持的求解类型 SteadystateorTransient Material Largedeflection Contact Static Buckling Fluid flow Thermal Acoustics Electromagnetic Eigenvalue Response Timedomain Frequencydomain Structural Non structural Linear Nonlinear Linear Nonlinear Dynamics Durability Timedomain Frequencydomain FEA Direct Modal NormalModes ComplexModes SupportedbyNXNastranAdd onOption Optimization NX NASTRAN的独特优势 极高的软件可靠性NASTRAN是一具有高度可靠性的结构有限元分析软件 有着40年的开发和改进历史 并通过50 000多个最终用户的长期工程应用的验证 NXNASTRAN的整个研制及测试过程是在Siemens公司的QA部门 美国国防部 国家宇航局 联邦航空管理委员会 FAA 及核能委员会等有关机构的严格控制下完成的 每一版的发行都要经过4个级别5 000个以上测试题目的检验 NX NASTRAN的独特优势 优秀的软件品质NXNASTRAN的计算结果与其它质量规范相比已成为最高质量标准 得到有限元业界的一致公认 通过无数考题和大量工程实践的比较 众多重视产品质量的大公司和工业行业都用NASTRAN的计算结果作为标准代替其它质量规范 NX NASTRAN的独特优势 作为工业标准的输入 输出格式NXNASTRAN被人们如此推崇而广泛应用使其输入输出格式及计算结果成为当今CAE工业标准 几乎所有的CAD CAM系统都竞相开发了其与NASTRAN的直接接口 NASTRAN的计算结果通常被视为评估其它有限元分析软件精度的参照标准 同时也是处理大型工程项目和国际招标的首选有限元分析软件 NX NASTRAN的独特优势 强大的软件功能NXNASTRAN不但容易使用而且具有十分强大的软件功能 通过不断地完善 如增加新的单元类型和分析功能 提供更先进的用户界面和数据管理手段 进一步提高解题精度和矩阵运算效益等等 NX NASTRAN的独特优势 高度灵活的开放式结构NXNASTRAN全模块化的组织结构使其不但拥有很强的分析功能而又保证很好的灵活性 用户可针对根据自己的工程问题和系统需求通过模块选择 组合获取最佳的应用系统 此外 NXNASTRAN的全开放式系统还为用户提供了其它同类程序所无法比拟开发工具DMAP语言 NX NASTRAN的独特优势 无限的解题能力NXNASTRAN对于解题的自由度数 带宽或波前没有任何限制 其不但适用于中小型项目对于处理大型工程问题也同样非常有效 并已得到了世人的公认目前NXNASTRAN已成功地解决了超过6亿自由度以上的实际问题 NXNastran6支持的硬件平台 NXNastran模块包 Notes Basicbundleisaprerequisiteforalladd onmodulesandtheAdvancedbundle TheAdvancedbundleisnotavailablewithFemapDesktop DMPisnotavailableindesktopversions NXAdvancedFEM对Nastran的透明化支持 NXNastran产品方向的优势 性能提高自动子结构综合DMP 并行计算非线性新的特征更简单和灵活的子结构建模新的更好的单元 例如新的QUADw oK6ROT 提高与现有软件的操作NXNastranDesktop与现在的PLM流程的结合可视化PDM 创建和管理CAE数据 开放性NXNastran OpenAPI 伙伴开发JAD ASIG CRT SIG产品质量加大对模型质量检查开发更加有效的质量检查流程工具产品的易用性无缝集成NXNastran在桌面级版本更简单更灵活的使用的标准版整合集成Siemens的求解技术 ThankYou linearstaticsolution Linearstaticanalysisisusedtodeterminethedisplacements stresses strains andforcesinstructuresorcomponentscausedbystaticloads Elementsthatcanbeusedforalinearstaticanalysisinclude 3Dtetrahedralorhexahedralsolidelements2Dquadrilateralortriangularthinshellelements1Dbar beam rod rigidlink andspringelements0DconcentratedmasselementsGapelements Isotropicmaterialpropertiesarethesameinalldirections Orthotropicmaterialpropertiesaredefinedrelativetothreeperpendiculardirections Anisotropicmaterialsalsohavepropertiesthatdependondirection Whenananisotropicmaterialisfullydefined 21independentelasticconstants thereiscouplingbetweentheshearandnormaltermsandbetweentheshearterms Fluidmaterialsdefinematerialpropertiesforliquidsandgases Hyperelasticmaterialsspecifymaterialpropertiesforuseinafullynonlinearhyperelasticanalysis Naturalfrequenciesandmodeshapesaretheprimaryresultsforamodalsolution Theresultsareorderedbyfrequency withthelowestnaturalfrequencybeingthefirstmodeshape thenexthighestbeingthesecondmode andsoon Thenormalmodesrepresentdynamicstatesinwhichtheelasticandinertialforcesarebalancedwhennoexternalloadsareapplied Themagnitudeofthemodeshapesisarbitrary Theamplitudeofthedisplacementisnotsignificant buttherelativedisplacementofthenodesissignificant Modeshapeshelpyoudeterminewhatloadlocationsanddirectionswillexcitethestructure Thermalanalysis Canverifythedesignofapartthatmustfunctionoverabroadrangeoftemperatures Cansimulateconduction convection andsimpleradiation Thereisnoviewfactorcalculation Assumesasteadystate meaningthattemperaturesdonotvarywithtime Materialsusedinthermalanalysisincludepropertiessuchasthefollowing ReferenceTemperature UsethistocalculatethedeltaTusedwiththethermalexpansioncoefficient Ifreferencetemperatureisnotspecified thedefaultsolutiontemperatureisused ThermalExpansionCoefficient Usethisifyouplantocalculatethermalstraininalaterlinearstaticanalysis ThermalConductivity Usethistocalculateenergytransferthroughthematerial Youcandefinethesepropertiesastablestomakethemtemperature dependent ThermalstressanalysisAthermalstressanalysiscanoptionallyusethermalresultsaspre loadinputforastructuralanalysis Tousethepre 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whichisthevaluethatcanbemultipliedbytheappliedloadtocausebuckling Thebucklinganalysisincorporatesthestiffnessduetothepartgeometry materialproperties andtheappliedloadsandconstraints representsthestiffnessoftheinitialconfiguration andiscomputedfromtheinitialpartgeometryandthelinearmaterialstiffness representsthestressstiffnessduetotheappliedloadsandconstraints representsthecriticalloadfactormultiplier eigenvalue representsthebuckledmodeshape eigenvector InNXNastran abucklingsolutionincludesabucklingloadssubcaseandabucklingmethodssubcase AnSESTATIC101linearstaticsolution Calculatestheelementstiffness K matrixonceatthebeginningofthesolution AssumesHooke slaw Force KU tocalculatedisplacements U Doesnotaccountforlargedisplacementsandrotation Willnotupdatepressureloaddirections AnNLSTATIC106orADVNL601 106solutionwithgeometrynonlinearconditions Iteratestofollowanonlinearforce displacementpath Periodicallyupdatestheelementstiffnessmatrixwhilefollowingthenonlinearforce displacementpath Usesastraindefinitionwhichaccountsforlargedisplacementsandrotations Usesthecurrentconfigurationofadeformedstructuretodeterminethedirectionofpressureloads Astiffnesschangemaybearesultofbothgeometryandmaterialnonlineareffectsifbothareincludedintheanalysis BoundaryconditionsforsolutiontypesNLSTATIC106andADVNL601 106canbegeometry basedorfiniteelement based Examplesinclude Displacementconstraints Allloads butonlypressureloadsareupdatedingeometrynonlinear Surface to surfacegluing Surface to surfacecontactissupportedforADVNL601 106 butnotforNLSTATIC106 Sampledisplacementandstressresponsefunctionsandstresscontourresults NXResponseSimulationisanAdvancedSimulationsolutionprocessforusewithNXNastran Itallowsyoutoevaluatethestaticordynamicresponsesofastructuralmodelsubjectedtovariousloadingconditions Thesoftwarecalculatestheseresponsesusingmodalapproaches Thesolutioncangeneratethefollowingtypesofmodeshapesforthestructure Normalmodesrepresentingthedeformedshapes eigenvectors ofthestructureatspecificnaturalfrequencies eigenvalues Attachmentmodesrepresentingthestaticdeformationshapeduetoaunitstaticloadappliedatthelocationwhereanexcitationforcewillbeapplied Constraintmodesrepresentingthestaticdeformationduetoaunitstaticdisplacementofaboundarydegreeoffreedom DOF Distributedattachmentmodesrepresentingthestructuralbehaviorduetoadynamicload ANALYSISEVENTSYourexcitationsandmodalparametersarecontainedwithinoneoffivetypesofanalysisevents Transient Frequency Random ResponseSpectrum DDAM andQuasi Static Inthissimplescenario weareinterestedonlyinthedynamicresponseintheZdirection Asageneralrule youshouldhaveatleast80 representationofmassinthedirectionyouareevaluatingtoachieveanaccurateanalysis Modes1 3 and7aretheonlysignificantmodesintheZdirection ingeneral youcanconsidermodesthatcontributemorethan0 5 tobesignificant Together theyrepresent95 836 ofthemassintheZdirection 1 Prepareamodelforalinearstaticanalysis Modifymaterialstoincludefatiguematerialproperties 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