catia cae 入门车身件分析[共22页]

161efd50603d6a41a0c6a36ad4770b9e.pdf 内部培训一、 基本步骤1、 由于车身件都是UG文件，需要将UG转换成CATIA2、 由于UG文件的公差默认为0.0254，而CATIA为0.001，差距很大，导致UG转换成CATIA后，许多面出现问题需要修复，这需要用到Healing Assistant修复助手，将所有面修复，并缝合成一个整体。3、 进入高级网格，将曲面网格化。 车身件厚度一般都小于3mm，采用板单元进行模拟，考虑到计算量，一般用四边形，为提高精度尽量减少三角形单元的数量。一般用Advanced Meshing Tools高级网格工具的advanced surface mesher高级曲面网格进行曲面几何优化，网格划分。4、 进入一般结构分析以上这些步骤并不是绝对的，这里只不过是介绍catia有限元分析得一条较简单的步骤，提供入门学习。二、 UG文件转换成CATIA1、 UG转换成IGS可以使用UG Translators工具集中的IGES进行批量转换。2、 IGS转换成CATIA1） 批量转换需要先在CATIA中提供证书。工具-选项-常规-许可证发放-勾选所有配置（可以部分省略）。2） CATIA ，TOOLS工具集中的Batch Management批处理监视器，选择Batch-DXF-IGES-STEP注意必须选择输出目录三、 文件整理（此过程可以在修复助手模块完成，也可以在一般曲面创建模块中完成）以地板横梁为例，说明一下文件整理的过程及要求1、 破面修补1） 从上图中可以看出，转换后的零件出现破面，这个都包含在了结构树中的Geometry Failure，以及Invalid Input Geometry。修复零件破面可以显示着两个集合中项目来简化过程。2） 修补完成后，零件应当没有明显破面，过大间隙，重叠等2、 结构树整理由于网格划分的需要建零件本身的曲面缝合成一个整体。曲面应当放在一个集合中，并且没有其他项目。从目前的结构树来看几何集，比较散乱。根据需要，建立集合如下：tzx集合包含所有线和点，包括料厚线。Bz包含所有标准件。5101721指该件件号包含零件本身所有曲面。3、 产品-零件号产品-零部件件号应当改成与零件编号一致，以保证总成分析时命名正确。更改完成后的结构树四、 曲面缝合需要用Healing Assistant修复助手进行。它主要功能1、 对曲面集合进行surface connection checker连接性检查1） 点击2） 选中5101721曲面集合，也就是选中零件本身的所有曲面3） 点击应用，catia自动分析曲面连接性2、 分析结果经过前面的破面修补，该件基本问题不大。曲面缝合主要考虑不能有重合面和内含面，尽量减少overlap交迭面。单选某个项目，系统自动用相应颜色显示该状态的面。如选中overlap交迭面可以将各种面转移到新的集合中，以便于修复曲面。比如，选中overlap，然后点击Transfer转移，出现Transfer对话框左侧中是系统自动检测到异常面（由于选择的是overlap交迭面,检测到的异常面是交迭面），可以选择某个面，查看面的具体位置，系统自动给该面变色，如下可以把认为需要转移的面选中然后点击，将该面选中，也可以一次性将所有面全部选中，点击还可以将选中的面取消，选择想要取消的面，然后点击，取消所有点击我们选择所有面然后点击，将所有异常面转移到overlap case集合中，然后点击，系统返回到曲面连接性检查对话框，可以继续对其他种类的异常面进行处理。需要注意的事，交迭面数量已经变成0了。并且结构树中叶新增加了overlap cases.1这个集合。这个例子中，我们不需要处理其他面，点击，完成异常面处理。注意如果点击，则前面对异常面的处理也将取消。这样我们就将异常面分隔开了，有利于曲面修复。接下来，可以用普通曲面工具进行修复。这里不再详述。修复完成后，将零件本身所有曲面移动到5101721集合中。3、 曲面缝合点击，选中5101721集合修改合并距离为0.08，点击确定，完成缝合4、 检查缝合结果选择视图为带边着色但不使边平滑，察看零件从图中可以看出，零件边界符合要求，基本没有不需要的空洞间隙，可以进行网格划分。五、 网格划分开始分析与模拟- -Advanced Meshing Tools 1、 界面简介2、 选择分析实例类型本例中选择Static Analysis 静力分析，然后点击确定3、 点击，选择零件曲面，进入 Advanced Surface Mesher 高级曲面划分4、 全局参数设定1） 网格类型 三角形网格linear线型单元Parabolic弧形单元3节点 6自由度6节点 6自由度四边形网格linear线型单元Parabolic弧形单元4节点 6自由度8节点 6自由度一般选择线型四边形，以利于提高精度，降低计算量，具体比较可以参考帮助Elfini 结构分析-Morley's Problem。见附页。2） 单元大小一般而言，单元越小，有限元模型越接近几何模型，计算结果越正确。但是单元越小，导致单元数量急剧增加，运算加大，运算时间增加。一般通过与实验结果对比，计算结果误差满足使用时，来确认单元大小。这里设定为5。3） 垂度这里设定为0.35、 进入高级网格划分，点击6、 点击 Simplifying the Geometry，进行几何简化1）忽略孔，点击后孔边界线由黄色变成蓝色。再次点击由蓝色变成黄色，表示边界有效。2）添加/移除边界7、 点击Meshing the Part，进行网格化注意视图模式应当为 质量模式从图中可以看出局部位置颜色为黄色，表面该处网格需要优化8、 点击 Mesh Editing ，进行网格优化勾选所有项目，将鼠标移动到黄色网格上，注意鼠标变化，系统自动体是可以进行的优化操作这里采用将一个四边形网格分割点击后，系统划分并重新最优化该处及周边网格，如上图。完成优化，点击确定。9、 点击exit，退出高级曲面网格。10、 返回高级网格界面11、 由于系统添加零件厚度时，相当于两面同时加厚，所以需要把网格面偏移到中性面。1） 打开连接文件，查看零件厚度及料厚方向2） 点击 Offsetting the Mesh 偏置网格注意，红色箭头方向为当前网格方向（与偏置offset中的数值正负有关），这里offset应该设为-1，至此，基本完成该件网格划分六、一般分析，可参考入门基础。Meshing Methods划分方式 Beam Meshing Methods 1维单元 Surface Meshing Methods 2维单元 Meshing using OCTREE Triangles 三角形网格 Surface Mesher 曲面划分 Advanced Surface Mesher 高级曲面划分 Solid Meshing Methods 3维单元 Tetrahedron Filler OCTREE Tetrahedron Mesher Sweep 3D1、 Import/Export输入/输出 Importing the Mesh 输入网格文件（*. dat） Exporting the Mesh 输出网格文件（注意仅输出网格信息，材料属性等均不含。相当于hypermesh输出文件的bulk data）3、Welding Meshing Methods Toolbar 焊接网格划分方式  Meshing Spot Welds 点焊 Meshing Seam Welding Connections 缝焊 Meshing Surface Welding Connections 区域焊 Creating Nodes to Nodes Mesh Creating Node Interface Mesh 4、Mesh Analysis Tools Toolbar 网格质量分析工具(in the Surface Meshing and the Advanced Surface Meshing workshops) Displaying Free Edges 显示自由边界 Checking Intersections / Interferences Duplicate Elements 重合单元 Analyzing Element Quality 分析单元质量 Connection Summary (曲面网格和高级曲面网格时不可见) Returning Mesh Part Statistics (曲面网格和高级曲面网格时不可见)5、Mesh Visualization Tools Toolbar 网格显示工具(in the Surface Meshing and the Advanced Surface Meshing workshops) Standard Visualization Mode Quality Visualization Mode Orientation Visualization Mode Cutting Plane Displaying Element Orientation Shrinking Elements (not available in the Surface Meshing and the Advanced Surface Meshing workshops)5、Mesh Transformations 网格变换  Transformations 变换 Translation 平移 Rotation 旋转 Symmetry 对称  Extrude Transformations Extrusion by Translation Extrusion by Rotation Extrusion by Symmetry Extrude Mesh along Spine  Coating Transformations Coating 1D Coating 2D6、Mesh Operators 网格操作 Offsetting the Mesh 偏置网格 Splitting Quads Moving Mesh Nodes 7、Local Specifications Removing Holes: Ignore holes in the geometry. 忽略孔Removing Cracks: Ignore cracks in the geometry. 忽略裂缝Removing Faces: Ignore faces in the geometry. 忽略面 Adding/Removing Constraints (Specifications): Add or remove constraints applied to vertices or curves.添加/移除边界 Imposing Nodes (Specifications): Distribute nodes on edges. 插入节点 Specifying a domain: Impose a domain for the geometry simplification step.8 Execution Toolbar 实施 Simplifying the Geometry 几何简化 Removing the Geometrical Simplification 取消模型简化 Meshing the Part 网格化 Removing the Mesh 删除网格9 Edition Tools 编辑工具Cleaning Holes 忽略孔Adding/Removing Constraints (Modifications) 添加/移除边界Imposing Nodes (Modifications) 插入节点 Removing the Mesh 删除网格 Domain EditionRe-meshing a DomainRemoving the Mesh by DomainLocking a Domain Modify MeshMesh Editing 网格优化Splitting QuadranglesMorley's ProblemThe purpose of this test is to evaluate the sensitivity of a plate element to the direction (angular orientation) of the mesh on a plate in bending, in a context of a static case. You will use 2D meshes. Reference:· MORLEY L.S.D., Skew Plates and Structures, Pergamon Oxford 1963. · RAZZAQUE A., Program for Triangular Bending Elements with Derivative Smoothing, IJNME Vol 6, pp333-343, 1973. SpecificationsGeometry SpecificationsLength: L = 1 mmThickness: th = 0.001 mmAngle: = 80, 60, 40, 30 deg  Analysis SpecificationsYoung Modulus (material): E = 3 x 107 MPaPoisson's ratio (material):= 0.3Restraints: Tx = Ty = Tz = 0 on all edgesLoads:Pressure load of 1 MPa on the plate ResultsThe vertical displacements at the center (in mm) for various mesh directions are given in the following tables.Output Results (7x7 nodes)Angle Theoretical valuemmComputed Value mm Linear Triangle (TR3) Parabolic Triangle (TR6)  Linear Quadrangle (QD4) Parabolic Quadrangle (QD8) 80 deg   1.409 x 10-31.359 x 10-31.414 x 10-31.42 x 10-31.425 x 10-3 60 deg 0.9318 x 10-30.925 x 10-30.9334 x 10-30.935 x 10-30.901 x 10-3 40 deg 0.3487 x 10-30.3455 x 10-30.3592 x 10-30.3538 x 10-30.2923 x 10-3 30 deg 0.1485 x 10-30.1474 x 10-30.1483 x 10-30.1538 x 10-30.1106 x 10-3Output results (13x13 nodes)Angle Theoretical valuemmComputed Value mm Linear Triangle (TR3) Parabolic Triangle (TR6)  Linear Quadrangle (QD4) Parabolic Quadrangle (QD8) 80 deg   1.409 x 10-31.409 x 10-31.431 x 10-31.422 x 10-31.422 x 10-360 deg 0.9318 x 10-30.9403 x 10-30.9412 x 10-30.937 x 10-30.9306 x 10-340 deg 0.3487 x 10-30.3566 x 10-30.3558 x 10-30.3493 x 10-30.3271 x 10-330 deg 0.1485 x 10-30.153 x 10-30.1537 x 10-30.1497 x 10-30.1307 x 10-3第 24 页 共 24 页