CAE分析教程实例精华

1、CATIA有限元分析计算实例（6）对零件赋予材料属性在左边的模型树中点击选中零件名称【Part1】，如图11-15所示。点击【应用材料】工具栏内的【应用材料】按钮，如图11-16所示。先弹出一个【打开】警告消息框，如图11-16所示，这是因为使用简化汉字界面，但没有相应的简化汉字材料库造成的，点击警告消息框内的【确定】按钮，关闭消息框。弹出【库（只读）】对话框，如图11-18所示。点击【Metal】（金属）选项卡，在列表中选择【Steel】（钢）材料。点击对话框内的【确定】按钮，将钢材料赋予零件。图1114 拉伸创建的一个圆筒体图1115 选中的零件名称【Part1】图1116 【应用材料】工

2、具栏 图1117 【打开】警告消息框图1118 【库（只读）】对话框如果对软件内钢铁材料的属性不了解，可以查看定义的材料属性，也可以修改材料属性参数。在左边的模型树上双击材料名称【Steel】，如图11-19所示。弹出【属性】对话框，如图11-20所示。图1119 材料名称【Steel】 图1120 【属性】对话框（7）进入【Advanced Meshing Tools】（高级网格划分工具）工作台点击菜单中的【开始】【分析与模拟】【Advanced Meshing Tools】（高级网格划分工具）选项，如图11-21所示。点击后进入了【高级网格划分工具】工作台。进入工作台后，生成一个新的分析文

3、件，并且弹出一个【新分析算题】对话框，如图1122所示。点击后，在对话框内选择【Static Analysis】（静态分析算题），然后点击【确定】按钮。图1121 【开始】【分析与模拟】【Advanced Meshing Tools】（高级网格划分工具）选项点击【Meshing Method】(网格划分方法)工具栏内的【Octree Tetrahedron Mesher】（Octree 四面体网格划分）按钮，如图1123所示。需要在【Meshing Method】(网格划分方法)工具栏内点击中间按钮的下拉箭头才能够显示出【Octree Tetrahedron Mesher】（Octree 四面

4、体网格划分）按钮。图1122 【新分析算题】对话框 图1123 【Meshing Method】(网格划分方法)工具栏在图形区左键点击选择圆筒三维实体模型，如图1124所示。选择实体后弹出【OCTREE Tetrahedron Mesher】（Octree 四面体网格划分器）对话框，如图11-25所示。点击【Global】（全局）选项卡，在【Size】（尺寸）栏内输入5mm作为网格的尺寸；点击选中【Absolute sag】（绝对垂度）选项，在该数值栏内输入0.5mm；在【Element type】（单元类型）选项区内选中【Paraboic】二次单元。点击对话框内的【确定】按钮，完成设置，关闭

5、对话框。图1124 选择圆筒三维实体模型图1125 【OCTREE Tetrahedron Mesher】（Octree 四面体网格划分器）对话框在左边的模型树上右击【OCTREE Tetrahedron Mesher.1】元素，如图11-26所示。在弹出的右键快捷菜单中选择【Update Mesh】（更新网格）选项，如图11-27所示。程序开始划分网格，划分后的四面体网格如图11-28所示。图1126 右击【OCTREE Tetrahedron Mesher.1】元素图1127 选择【Update Mesh】（更新网格）选项（8）进入【Generative Structural Analys

6、is】（创成式结构分析）工作台点击主菜单中的【开始（S）】 【分析与模拟】【Generative Structural Analysis】（创成式结构分析）选项，如图11-29所示，进入【创成式结构分析】工作台。图1128 划分后的四面体网格图1129 点击【开始（S）】 【分析与模拟】【Generative Structural Analysis】（创成式结构分析）选项（9）指定3D属性点击【Model Manager】（模型管理器）工具栏内的【3D Property】（三维属性）按钮，如图1130所示。点击后弹出【3D Property】（三维属性）对话框，如图11-31所示。在左边的模型

7、树上点击选择【OCTREE Tetrahedron Mesher.1】元素，点击对话框内的【确定】按钮，关闭对话框，将3D属性指定到三维零件上。图1130 【Model Manager】（模型管理器）工具栏图1131 【3D Property】（三维属性）对话框（10）设置固支边界条件点击【Restraints】（约束）工具栏内的【Clamp】（固支）按钮，如图1132所示。在图形区选择圆筒体的一个底面，如图1133所示。弹出【Clamp】（固支）对话框，如图11-34所示。点击对话框内的【确定】按钮，对圆筒体的一个底面增加了固支约束。图1132 【Restraints】（约束）工具栏图113

8、3图1134 【Clamp】（固支）对话框（11）对圆筒施加扭矩点击【Loads】（载荷）工具栏内的【Moment】（扭矩）按钮，如图1135所示。弹出【Moment】（扭矩）对话框，如图1136所示。在【Moment Vector】（扭矩分量）选项区内的【Z】数值栏内输入100Nxm，即设置扭矩z方向的分量为100Nxm。在图形区点击选择圆筒的内表面，如图1137所示，即设置内表面上的扭矩为100Nxm。点击对话框内的【确定】按钮，关闭对话框。图1135 【Loads】（载荷）工具栏图1136 【Moment】（扭矩）对话框同理，用同样的方法设置圆筒的外表面，对外部施加相反方向的扭矩，即要把

9、z方向的扭矩设置为100Nxm。设置完成后，显示的模型如图1138所示。图1137图1138 添加两个扭矩和固支约束后的模型（12）计算模型点击【Compute】（计算）工具栏内的【Compute】（计算）按钮，如图1139所示。弹出【Compute】（计算）对话框，如图11-40。点击勾选【Preview】（预览）选项，点击对话框内的【确定】按钮，开始计算分析。点击后会弹出两个对话框，一个是【Computing】（正在计算）进程显示框，如图1141所示，显示计算进程；另外一个是【Computation】（计算）框，显示当前的计算步骤和已经使用的计算时间，如图1142所示。图1139 【Com

10、pute】（计算）工具栏图1140 【Compute】（计算）对话框图1141 【Computing】（正在计算）进程显示框图1142 【Computation】（计算）框当计算进程把网格划分完毕，并计算完成刚度矩阵后，会弹出一个【Computation Resource Estimation】（计算资源估计）对话框，如图1143所示，显示需要的CPU时间、需要的内存、需要的硬盘储存量，并且询问用户是否继续计算，如果点击【No】（否）按钮，则退出计算，如果点击【Yes】（是）按钮，则计算继续。如果用户在图1140【Compute】（计算）对话框内未选中【Preview】（预览）选项，则不会弹出

11、【Computation Resource Estimation】（计算资源估计）对话框，直接运行计算。对于比较复杂的结构，计算时间比较长时，建议用户选中该选项，这样可以大致了解算题所需要的时间和计算机资源，用户自己也估算，计算机配置是否能够满足要求。点击对话框内【Yes】（是）按钮，继续计算。程序重新弹出【Computing】（正在计算）进程对话框，此时，如果用户想终止计算，仍然可以点击该对话框内的【取消】按钮，取消计算过程。图1143 【Computation Resource Estimation】（计算资源估计）对话框（10）显示模型计算结果在左边的模型树中鼠标右击【Static Ca

12、se Solution.1】，如图1144所示。在出现的菜单中选择【Generate Image】（生成图像）选项，如图11-45。选择后弹出【Image Generation】（图像生成）对话框，如图1146所示。在对话框内选择【Stress full tensor component】（应力张量的分量）选项，选择后，出现应力张量图像，如图1147所示。图1144 右击【Static Case Solution.1】图1145 选择【Generate Image】（生成图像）选项图1146 【Generate Image】（生成图像）选项图1147 应力张量图应力张量图中，含有网格、边界条件

13、，同时未显示为彩色，下面对图像进行修改。在图像区或者模型树上点击选中固支约束和扭矩载荷名称或者符号，然后在【视图（v）】工具栏内点击【隐藏/显示】按扭，如图1148所示。将固支边界条件、扭矩载荷条件隐藏起来。将图例移动到图形旁边。在图例上点击左键，然后在图例上按下中间键不松开，即可移动图例。移动到合适位置后，再点击左键。图形区重新处于激活状态。在【视图（v）】工具栏内点击【带材料着色】按扭，如图1149所示，显示材料。最终修改后显示的应力张量图如图1150所示。图1148 【视图（v）】工具栏内图1149 【视图（v）】工具栏内点击【带材料着色】按扭图1150 修改后显示的应力张量图下面将圆筒

14、剖开，查看其内部应力分布情况。点击【Analysis Tools】（分析工具）工具栏内的【Cut Plane Analysis】（剖切平面分析）按钮，如图1151所示。弹出【Cut Plane Analysis】（剖切平面分析）对话框，如图1152所示，不选中对话框内的【Show cutting plane】（显示剖切面）选项，在图形区不显示出剖切面。同时在图形区显示罗盘，用户可以操作罗盘，对应力分布图进行不同方向的剖切，如图1153所示。图1151 【Analysis Tools】（分析工具）工具栏图1152 【Cut Plane Analysis】（剖切平面分析）对话框图1153 剖切的应

15、力分布图（13）修改网格的参数从图中可以看出，圆筒内部的应力较高。为了使计算结果更加准确，对圆筒内壁的有限元网格进行细化处理。在左边的模型树上双击【OCTREE Tetrahedron Mesher.1】元素，如图11-54所示。双击后弹出【OCTREE Tetrahedron Mesh】对话框，如图1155所示。点击【Local】（局部）选项卡，在【Available specs】（可用的特定参数）区内，点击选择【Local size】（局部尺寸）选项，然后点击【Add】（添加）按钮，弹出【Local Mesh Size】（局部网格尺寸）对话框，如图1156所示。在【Value】（数值）栏内

16、输入2mm，在图形区选择圆筒的内表面，然后点击对话框内的【确定】按钮，关闭对话框，返回到【OCTREE Tetrahedron Mesh】对话框。图1154 双击的【OCTREE Tetrahedron Mesher.1】元素图1155 【OCTREE Tetrahedron Mesh】对话框图1156 【Local Mesh Size】（局部网格尺寸）对话框在【OCTREE Tetrahedron Mesh】对话框内，在【Available specs】（可用的特定参数）区内，点击选择【Local sag】（局部垂度）选项，如图1157所示。然后点击【Add】（添加）按钮，弹出【Local

17、Mesh Sag】（局部网格垂度）对话框，如图1158所示。在【Value】（数值）栏内输入2mm，在图形区选择圆筒的内表面，然后点击对话框内的【确定】按钮，关闭对话框，返回到【OCTREE Tetrahedron Mesh】对话框。图1157 选择【Local sag】（局部垂度）选项图1158 【Local Mesh Sag】（局部网格垂度）对话框在左边的模型树上右击【OCTREE Tetrahedron Mesher.1】元素，在弹出的右键快捷菜单中选择【Update Mesh】（更新网格）选项。程序开始划分网格，重新划分后的四面体网格如图11-59所示，可以看到，圆筒内壁的网格明显比其

18、它部分细化。图1159 重新划分后的四面体网格点击【Compute】（计算）工具栏内的【Compute】（计算）按钮。弹出【Compute】（计算）对话框，开始进行计算。重新计算的应力张量结果如图1160所示。应力值有所提高。图1160 重新计算的应力张量结果11.12 划分结构化六面体网格计算分析（1）进入【线框和曲面设计】工作台启动CATIA软件。单击【开始】【机械设计】【线框和曲面设计】选项，如图1161所示，进入【线框和曲面设计】工作台。图1161 【开始】【机械设计】【线框和曲面设计】选项单击后弹出【新建零部件】对话框，如图11-62所示。在对话框内输入新的零件名称，在本例题中，使用

19、零件名称为【Part12】。点击对话框内的【确定】按钮，关闭对话框，进入【线框和曲面设计】工作台。（2）定义点点击【线框】工具栏内的【点】按钮，如图1163所示。点击后弹出【点定义】对话框，如图1164所示。在【Y】数值栏内输入50mm，即在（0，50，0）位置创建一个点。点击对话框内的【确定】按钮，创建一个点。图1162 【新建零部件】对话框图1163 【线框】工具栏用同样的方法创建第二个点（0，100，0），第三个点（0，0，0）。（3）创建线段点击【线框】工具栏内的【直线】按钮，弹出【直线定义】对话框，如图1165所示。在图形区选择【点1】和【点2】，如图1166所示。点击对话框内的【确

20、定】按钮，创建一条线段。图1164 【点定义】对话框图1165 【直线定义】对话框继续创建第二条线段，但方法与第一条线段出创建方法不同。点击【线框】工具栏内的【直线】按钮，弹出【直线定义】对话框，在图形区选择第三个点，然后再选择【xy plane】参考平面，如图1167所示。此时，【直线定义】对话框内【线型】下拉列表框自动更改为【点方向】，如图1168所示。在【结束】数值栏内输入20mm，即线段的长度为20mm。图1166 选择【点1】和【点2】图1167 选择第三个点【xy plane】参考平面（4）旋转创建面点击【曲面】工具栏内的【旋转】按钮，如图1169所示。弹出【旋转曲面定义对话框】，

21、如图1170所示。在图形区选择【直线.1】作为轮廓，选择【直线.2】作为旋转轴，如图1171所示。图1168 【线型】下拉列表框自动更改为【点方向】图1169 【曲面】工具栏图1170 【旋转曲面定义对话框】图1171 选择【直线.1】作为轮廓，选择【直线.2】作为旋转轴（5）拉伸创建曲面点击【曲面】工具栏内的【拉伸】按钮，如图1172所示。弹出【拉伸曲面定义】对话框，如图1173所示。选择上一步旋转创建的曲面内圆作为轮廓，选择第二条线段【直线.2】作为方向，在【拉伸限制】区内的【限制1】【尺寸】数值栏内输入50mm，即拉伸的高度为50mm。预览生成的拉伸曲面如图1174所示。图1172 【曲

22、面】工具栏内的【拉伸】按钮图1173 【拉伸曲面定义】对话框用同样的方法拉伸外侧的圆弧，最终形成的图形如图1175所示。（6）赋予钢铁材料在左边的模型树中点击选中零件名称【Part1】。点击【应用材料】工具栏内的【应用材料】按钮。先弹出一个【打开】警告消息框点击警告消息框内的【确定】按钮，关闭消息框。弹出【库（只读）】对话框。点击【Metal】（金属）选项卡，在列表中选择【Steel】（钢）材料。点击对话框内的【确定】按钮，将钢材料赋予零件。图1174 预览生成的拉伸曲面图1175 最终形成的图形（7）进入【ADCANCED MESHING TOOLS】（高级网格划分工具）工作台单击【开始】【

23、分析与模拟】【ADCANCED MESHING TOOLS】（高级网格划分工具）选项，如图1176所示，进入【ADCANCED MESHING TOOLS】（高级网格划分工具）工作台。图1176 【开始】【分析与模拟】【ADCANCED MESHING TOOLS】（高级网格划分工具）选项（8）划分底面网格点击【Meshing Method】（网格划分方法）工具栏内的【Advanced Surface Mesher】（高级曲面划分器）按钮，如图1177所示。点击后在图形区选中底面，如图1178所示。图1177 【Advanced Surface Mesher】（高级曲面划分器）按钮图1178

24、选中的底面注意！只选择底面。选中底面后，弹出【Global Parameter】（全局参数）对话框，如图1179所示。点击【Mesh】（网格）选项卡，在【Mesh Type】（网格类型）栏内点击四边形网格按钮，在【Element type】（单元类型）栏内勾选【Parabolic】（二次网格）选项，在【Mesh Size】（网格尺寸）数值栏内输入5mm，勾选【Minimize triangle】（最小化三角形）选项。全部设置完成后，点击对话框内的【确定】按钮，关闭对话框，完成平面网格划分设置。平面轮廓的边缘显示为绿色，如图1180所示。图1179 【Global Parameter】（全局参数

25、）对话框图1180 平面轮廓的边缘显示为绿色点击【Execution】（执行）工具栏内的【Mesh The Part】（对零件划分网格）按钮，如图1181所示。程序开始对底面划分四边形网格，划分完成后，弹出【Mesh The Part】（对零件划分网格）对话框，如图1182所示。对话框显示网格的尺寸，节点数量，单元数量，以及划分网格的结果。在本例题中，划分的四边形网格，网格尺寸为5mm，创建了3437个节点，创建了1083个单元，划分网格结果是正常完成。对底面划分的四边形网格如图1183所示。图1181 【Execution】（执行）工具栏图1182 【Mesh The Part】（对零件划分

26、网格）对话框点击【Exit】（退出）工具栏内的【Exit】（退出）按钮，如图1184所示。退出【Surface MESHING TOOLS】（曲面网格划分）工作台，进入【ADCANCED MESHING TOOLS】（高级网格划分工具）工作台。图1183 对底面划分的四边形网格图1184 【Exit】（退出）工具栏（8）拉伸生成六面体网格点击【Mesh Transformation】（网格变换）工具栏内的【Extrude Mesher with Translation】（平动拉伸网格）按钮，如图1185所示。点击后弹出【Extrude Mesher with Translation】（平动拉伸

27、网格）对话框，如图所示。1186在图形区选择上一步划分的四边形网格，点击选择第二条线段作为拉伸六面体网格的轴，在【Start】（开始）数值栏内输入0mm，在【End】（结束）数值栏内输入50mm，在【Distribution】（分布）选项区内，在【Type】（类型）下拉列表框内选择【Uniform】（均匀）选项，在【Layers number】（层数）数值栏内输入23。点击对话框内的【确定】按钮，关闭对话框，完成拉伸六面体网格的设置。在左边的模型树上右击【Extrusion Mesh With Translation.1】元素，如图1187所示。在弹出的右键快捷菜单中选择【Update Mes

28、h】（更新网格）选项，如图1188所示。程序开始更新六面体网格，拉伸创建的六面体网格如图1189所示。图1185 【Mesh Transformation】（网格变换）工具栏图1186 【Extrude Mesher with Translation】（平动拉伸网格）对话框图1187 右击的【Extrusion Mesh With Translation.1】元素图1188 选择【Update Mesh】（更新网格）选项（9）使平面网格处于非激活状态在左边的模型树上右击【Advanced Surface Mesh.1】元素，如图1190所示。在弹出的右键快捷菜单中选择【Active/Deact

29、ive】（激活/非激活）选项，如图1191所示。执行本操作后，平面网格处于非激活状态。换句话说，就是在有限元计算分析过程中，并不计算平面网格。如果用户没有执行本步骤的操作，在后面的有限元计算中，会提示，有些单元未赋单元属性，计算无法进行。图1189 拉伸创建的六面体网格图1190 右击的【Advanced Surface Mesh.1】元素图1191 选择的【Active/Deactive】（激活/非激活）选项（10）进入【Generative Structural Analysis】（创成式结构分析）工作台单击【开始（S）】【分析与模拟】【Generative Structural Anal

30、ysis】（创成式结构分析）选项，如图1192所示，进入【Generative Structural Analysis】（创成式结构分析）工作台。图1192 【开始（S）】【分析与模拟】【Generative Structural Analysis】（创成式结构分析）选项（11）对六面体网格指定3D属性点击【Model Manager】（模型管理器）工具栏内的【3D Property】（3D属性）按钮，如图1193所示。弹出【3D Property】（3D属性）对话框，如图1194所示。在图形区点击选择六面体网格，或者在左边的模型树上点击选择六面体网格的名称。点击对话框内的【确定】按钮，关闭对

31、话框，将六面体网格指定3D属性。图1193 【Model Manager】（模型管理器）工具栏图1194 【3D Property】（3D属性）对话框（12）创建曲面组对于拉伸或者其它变换创建的六面体网格，由于不象通过对实体直接划分网格一样，实体直接划分四面体网格时，实体的面和四面体的外轮廓等都有一一对应关系，而六面体是通过对平面网格进行操作才完成的，没有一一对应的几何形状，为了方便施加载荷和边界条件，需要定义面组，使六面体网格与几何图形之间保持对应关系。为了方便选择曲面，可以将六面体网格隐藏起来，并把在【线框和曲面设计】工作台内创建的曲面都显示出来，具体操作方法是使用【显示/隐藏】按钮，在此

32、处不再进行详细介绍。隐藏六面体网格之后的几何图形显示如图1195所示。点击【Groups】（组）工具栏内的【Surface Group by Neighborhood】（由相邻部分组成的曲面组）按钮，如图1196所示。图1195 隐藏六面体网格之后的几何图形显示图1196 【Groups】（组）工具栏点击后弹出【Surface Group】（曲面组）对话框，如图1197所示。在图形区选择几何图形的底面，在【Tolerance】（公差）数值栏内输入0.1mm，点击对话框内的【确定】按钮，完成面组设置。用同样的方法定义定义圆筒内外两个圆弧面的面组。（13）创建固支边界条件点击【Restraints

33、】（约束）工具栏内的【Clamp】（固支）按钮，如图1198所示。弹出【Clamp】（固支）对话框，如图11-99所示。在左边的模型树上选择第一个面组【Surface Group by Neighborhood.1】，如图11100所示。点击对话框内的【确定】按钮，对第一个面组施加了固支约束。图1197 【Surface Group】（曲面组）对话框图1198 【Restraints】（约束）工具栏图1199 【Clamp】（固支）对话框图11100 选择的第一个面组【Surface Group by Neighborhood.1】（14）对内表面的面组施加扭矩点击【Loads】（载荷）工具栏

34、内的【Moment】（扭矩）按钮。弹出【Moment】（扭矩）对话框，如图11101所示。在【Moment Vector】（扭矩分量）选项区内的【Z】数值栏内输入100Nxm，即设置扭矩z方向的分量为100Nxm。在左边的模型树上点击选择第二个面组【Surface Group by Neighborhood.1】，如图11102所示，即设置内表面的所对应的面组上的扭矩为100Nxm。点击对话框内的【确定】按钮，关闭对话框。图11101 【Moment】（扭矩）对话框图11102 选择的第二个面组【Surface Group by Neighborhood.1】同样的方法定义外表面所对应的第三个

35、面组上的扭矩，注意第三个面组上扭矩值为负。（15）计算模型点击【Compute】（计算）工具栏内的【Compute】（计算）按钮。弹出【Compute】（计算）对话框。点击勾选【Preview】（预览）选项，点击对话框内的【确定】按钮，开始计算分析。点击后会弹出两个对话框，一个是【Computing】（正在计算）进程显示框，显示计算进程；另外一个是【Computation】（计算）框，显示当前的计算步骤和已经使用的计算时间。（16）显示模型计算结果在左边的模型树中鼠标右击【Static Case Solution.1】，如图11103所示。在出现的菜单中选择【Generate Image】（生

36、成图像）选项，如图11-104所示。选择后弹出【Image Generation】（图像生成）对话框，如图11105所示。在对话框内选择【Stress full tensor component】（应力张量的分量）选项，选择后，出现应力张量图像，如图11106所示。图11103 右击【Static Case Solution.1】图11104 【Generate Image】（生成图像）选项图11105 【Image Generation】（图像生成）对话框图11106 应力张量图像读者朋友可以自己对内孔表面进行网格细化处理。11.2 例题2 承受内压的法兰11.2-1 划分四面体网格的计算（

37、1）进入【零部件设计】工作台启动CATIA软件。单击【开始】【机械设计】【零部件设计】选项，进入【零部件设计】工作台。（2）绘制圆草图点击【轮廓】工具栏内的【圆】按钮，如图11-107所示。在原点点击一点，作为圆草图的圆心位置，然后移动鼠标，绘制一个圆。下面标注圆的尺寸。点击【约束】工具栏内的【约束】按钮。点击选择圆，就标注出圆的直径尺寸。双击一个尺寸线，弹出【约束定义】对话框。在【直径】数值栏内输入160mm，点击对话框内的【确定】按钮，关闭对话框，同时圆的直径尺寸被修改为160mm。修改尺寸后的圆如图11-108所示。图11107 【轮廓】工具栏图11108 圆的直径尺寸修改为160mm（

38、3）离开【草图绘制器】工作台点击【工作台】工具栏内的【退出工作台】按钮。退出【草图绘制器】工作台，进入【零部件设计】工作台。（4）拉伸创建圆柱体点击【基于草图的特征】工具栏内的【凸台】按钮。弹出【凸台定义】对话框，如图11-109所示。在【第一限制】选项组内的【长度】数值栏内输入20mm，点击对话框内的【确定】按钮，生成一个圆筒体。在左边的模型树上出现【填充器.1】元素。（5）创建第二个圆草图在图形区点击选中圆筒体的上底面，如图11110所示。单击【草图编辑器】工具栏内的【草图】按钮，进入【草图绘制器】工作台。图11109 【凸台定义】对话框图11110 选中圆筒体的上底面点击【轮廓】工具栏内

39、的【圆】按钮。在原点点击一点，作为圆草图的圆心位置，然后移动鼠标，绘制一个圆。用和第二步同样的方法，标注并调整圆草图的直径为80mm，如图11111所示。点击【工作台】工具栏内的【退出工作台】按钮。退出【草图绘制器】工作台，进入【零部件设计】工作台。（6）拉伸创建第二个圆柱体点击【基于草图的特征】工具栏内的【凸台】按钮。弹出【凸台定义】对话框，如图11-112所示。在【第一限制】选项组内的【长度】数值栏内输入150mm，点击对话框内的【确定】按钮，生成第二个圆柱体。在左边的模型树上出现【填充器.2】元素。图11111 绘制的第二个圆草图图11112 【凸台定义】对话框（7）对实体开通孔在图形区

40、点击选中第二个圆柱体的上表面，点击【基于草图的特征】工具栏内的【孔】按钮，弹出【孔定义】对话框，如图11113所示。在类型下拉列表框内选择【直到下一个】选项，在【直径】数值栏内输入50mm，点击对话框内的【确定】按钮，对圆柱体开通孔，如图11114所示。图11113 【孔定义】对话框图11114 对圆柱体开的通孔（8）对第一个圆柱体开螺栓孔在图形区点击选中第一个圆柱体的上表面，如图11115所示。点击【基于草图的特征】工具栏内的【孔】按钮，弹出【孔定义】对话框，如图11116所示。在类型下拉列表框内选择【直到下一个】选项，在【直径】数值栏内输入12mm，点击对话框内的【确定】按钮，对圆柱体开通

41、孔。图11115 选中第一个圆柱体的上表面图11116 【孔定义】对话框（9）调整螺栓孔中心线的位置在左边的模型树上展开第二个开孔的草图【草图.4】，双击【草图.4】，如图11117所示。双击后进入【草图编辑器】工作台。点击【约束】工具栏内的【约束】按钮，标注并调整螺栓孔中心位置与H轴和V轴的距离，与V轴的距离为60mm，与H轴的距离为0，如图11118所示。点击【工作台】工具栏内的【退出工作台】按钮。退出【草图绘制器】工作台，进入【零部件设计】工作台。图11117 双击的【草图.4】图11118 标注并调整螺栓孔中心位置与H轴和V轴的距离（10）圆周排列螺栓孔在图形区点击选中螺栓孔，然后点击

42、【变换特征】工具栏内的【圆弧阵列】按钮，弹出【圆周图样定义】对话框，如图11119所示。在【参数】下拉列表框内选择【完整径向】选项，在【实例】数值栏内输入6，在图形区点击选择一个圆弧面作为圆弧排列的参考面。全部设置完成后，点击对话框内的【确定】按钮，关闭对话框。在第一个圆柱上圆周排列6个螺栓孔，如图11120所示。图11119 【圆周图样定义】对话框图11120 在第一个圆柱上圆周排列6个螺栓孔（11）对零件实体倒圆角点击【修饰特征】工具栏内的【倒圆角】按钮，点击后弹出【倒圆角定义】对话框，如图11121所示。在【半径】数值栏内输入5mm，在【拓展】下拉列表框内选择【相切】。在图形区点击选择两

43、个圆柱体的交线，如图11122所示。选择后，点击对话框内的【确定】按钮，关闭对话框。图11121 【倒圆角定义】对话框图11122 选择两个圆柱体的交线（12）对零件赋予材料属性在左边的模型树中点击选中零件名称【Part1】。点击【应用材料】工具栏内的【应用材料】按钮。先弹出一个【打开】警告消息框点击警告消息框内的【确定】按钮，关闭消息框。弹出【库（只读）】对话框。点击【Metal】（金属）选项卡，在列表中选择【Steel】（钢）材料。点击对话框内的【确定】按钮，将钢材料赋予零件。保存零件。（13）进入【Advanced Meshing Tools】（高级网格划分工具）工作台点击菜单中的【开始

44、】【分析与模拟】【Advanced Meshing Tools】（高级网格划分工具）选项，如图11-123所示。点击后进入了【高级网格划分工具】工作台。进入工作台后，生成一个新的分析文件，并且弹出一个【新分析算题】对话框。点击后，在对话框内选择【Static Analysis】（静态分析算题），然后点击【确定】按钮。图11123 【开始】【分析与模拟】【Advanced Meshing Tools】（高级网格划分工具）选项点击【Meshing Method】(网格划分方法)工具栏内的【Octree Tetrahedron Mesher】（Octree 四面体网格划分）按钮，如图11124所示。

45、需要在【Meshing Method】(网格划分方法)工具栏内点击中间按钮的下拉箭头才能够显示出【Octree Tetrahedron Mesher】（Octree 四面体网格划分）按钮。在图形区左键点击选择三维实体模型。选择实体后弹出【OCTREE Tetrahedron Mesher】（Octree 四面体网格划分器）对话框，如图11-125所示。点击【Global】（全局）选项卡，在【Size】（尺寸）栏内输入10mm作为网格的尺寸；点击选中【Absolute sag】（绝对垂度）选项，在该数值栏内输入1mm；在【Element type】（单元类型）选项区内选中【Paraboic】二次

46、单元。点击对话框内的【确定】按钮，完成设置，关闭对话框。图11124 【Meshing Method】(网格划分方法)工具栏图11125 【OCTREE Tetrahedron Mesher】（Octree 四面体网格划分器）对话框点击【Local】（局部）选项卡，在【Available specs】（可用的特定参数）区内，点击选择【Local size】（局部尺寸）选项，如图11126所示。然后点击【Add】（添加）按钮，弹出【Local Mesh Size】（局部网格尺寸）对话框，如图111276所示。在【Value】（数值）栏内输入2mm，在图形区选择实体的倒圆角面，然后点击对话框内的【

47、确定】按钮，关闭对话框，返回到【OCTREE Tetrahedron Mesh】对话框。图11126 选择【Local size】（局部尺寸）选项图11127 【Local Mesh Size】（局部网格尺寸）对话框在【OCTREE Tetrahedron Mesh】对话框内，在【Available specs】（可用的特定参数）区内，点击选择【Local sag】（局部垂度）选项，如图11128所示。然后点击【Add】（添加）按钮，弹出【Local Mesh Sag】（局部网格垂度）对话框，如图11129所示。在【Value】（数值）栏内输入0.1mm，在图形区选择实体的倒圆角面，如图111

48、30所示。然后点击对话框内的【确定】按钮，关闭对话框，返回到【OCTREE Tetrahedron Mesh】对话框。图11128 选择【Local sag】（局部垂度）选项图11129 【Local Mesh Sag】（局部网格垂度）对话框在左边的模型树上右击【OCTREE Tetrahedron Mesher.1】元素，如图11-131所示。在弹出的右键快捷菜单中选择【Update Mesh】（更新网格）选项，如图11-132所示。程序开始划分网格。图11130 选择实体的倒圆角面图11131 右击【OCTREE Tetrahedron Mesher.1】元素（14）隐藏零件实体在左边的模

49、型树上点击选中【Links Manager.1】元素，如图11133所示。点击【视图（v）】工具栏内的【隐藏/显示】按钮，如图11134所示。将零件实体隐藏起来。图11132 选择【Update Mesh】（更新网格）选项图11133 选中【Links Manager.1】元素图11134 【视图（v）】工具栏（15）进入【Generative Structural Analysis】（创成式结构分析）工作台点击主菜单中的【开始（S）】 【分析与模拟】【Generative Structural Analysis】（创成式结构分析）选项，如图11-135所示，进入【创成式结构分析】工作台。图1

50、1135 【开始（S）】 【分析与模拟】【Generative Structural Analysis】（创成式结构分析）选项（16）指定3D属性点击【Model Manager】（模型管理器）工具栏内的【3D Property】（三维属性）按钮，如图11136所示。点击后弹出【3D Property】（三维属性）对话框，如图11-137所示。在左边的模型树上点击选择【OCTREE Tetrahedron Mesher.1】元素，点击对话框内的【确定】按钮，关闭对话框，将3D属性指定到三维零件上。图11136 【Model Manager】（模型管理器）工具栏图11137 【3D Proper

51、ty】（三维属性）对话框（17）设置固支边界条件点击【Restraints】（约束）工具栏内的【Clamp】（固支）按钮。在图形区选择零件实体的一个底面，如图11138所示。弹出【Clamp】（固支）对话框，如图11-139所示。点击对话框内的【确定】按钮，对零件实体的底面增加固支约束。图11138 选择零件实体的一个底面图11139 【Clamp】（固支）对话框（18）施加内压载荷点击【Loads】（载荷）工具栏内的【Pressure】（压强）按钮，如图11140所示。在图形区选择零件实体的内表面，如图11141所示。弹出【Pressure】（压强）对话框，如图11-142所示。在【Pres

52、sure】（压强）数值栏内输入载荷值5e6N_m2，即施加的压强值为5MPa。点击对话框内的【确定】按钮，对零件的内表面施加压强载荷。图11140 【Loads】（载荷）工具栏图11141 选择零件实体的内表面（19）计算模型点击【Compute】（计算）工具栏内的【Compute】（计算）按钮，如图11143所示。弹出【Compute】（计算）对话框，如图11-144。点击勾选【Preview】（预览）选项，点击对话框内的【确定】按钮，开始计算分析。点击后会弹出两个对话框，一个是【Computing】（正在计算）进程显示框，显示计算进程；另外一个是【Computation】（计算）框，显示当

53、前的计算步骤和已经使用的计算时间图11142 【Pressure】（压强）对话框图11143 【Compute】（计算）工具栏图11144 【Compute】（计算）对话框当计算进程把网格划分完毕，并计算完成刚度矩阵后，会弹出一个【Computation Resource Estimation】（计算资源估计）对话框，如图11145所示，显示需要的CPU时间、需要的内存、需要的硬盘储存量，并且询问用户是否继续计算，如果点击【No】（否）按钮，则退出计算，如果点击【Yes】（是）按钮，则计算继续。点击对话框内【Yes】（是）按钮，继续计算。程序重新弹出【Computing】（正在计算）进程对话框

54、。（20）显示模型计算结果在【Image】（图像）工具栏内点击【Von Mises Stress】（范米赛斯应力）按钮，如图11146所示。点击后，出现范米赛斯应力图像，如图11147所示，最大应力值为14.9MPa。图11145 【Computation Resource Estimation】（计算资源估计）对话框图11146 【Image】（图像）工具栏图1114711.2-2划分结构化六面体网格计算分析（1）进入【创成式外形设计】工作台启动CATIA软件。单击【开始】【形状】【创成式外形设计】选项，如图11145所示，进入【创成式外形设计】工作台。图11148 【开始】【形状】【创成式

55、外形设计】选项（2）定义点点击【线框】工具栏内的【点】按钮，如图11149所示。点击后弹出【点定义】对话框，如图11150所示。在【X】数值栏内输入25mm，即在（25，0，0）位置创建一个点。点击对话框内的【确定】按钮，创建一个点。图11149 【线框】工具栏图11150 点定义】对话框（3）创建线段点击【线框】工具栏内的【直线】按钮，弹出【直线定义】对话框，如图1151所示。在图形区选择【点1】和【yz平面】，如图11151所示。在对话框的【结束】数值栏内输入29mm，点击对话框内的【确定】按钮，创建一条线段。图11151 【直线定义】对话框图11152 选择【点1】和【yz平面】用同样的

56、方法创建第二条线段，起点仍然是【点1】，平面是【xy平面】，线段长度为70，如图11153所示。用同样的方法创建第三条线段，起点是第一条线段的末端，平面是【xy平面】，线段长度为20，如图11154所示。图11153 起点是【点1】，平面是【xy平面】图11154 起点是第一条线段的末端，平面是【xy平面】用同样的方法创建第四条线段，起点是第三条线段的末端，平面是【yz平面】，线段长度为9，如图11155所示。用同样的方法创建第五条线段，起点是第二条线段的末端，平面是【yz平面】，线段长度为15，如图11156所示。图11155 起点是第三条线段的末端，平面是【yz平面】图11156 起点是第二条线段的末端，平面是【yz平面】用同样的方法创建第六条线段，起点是第五条线段的末端，平面是【xy平面】，线段长度为45，如图11157所示。（4）创建圆角点击【线框】工具栏内的【圆角】按钮，如图11158所示。点击后弹出【Corn