CATIA有限元分析实验报告设计.doc

1、 目录实验一：CATIA 中的工程分析 动臂应力分析 问题描述 解题思路 操作过程实验二：电子样机运动机构模拟 四连杆运动机构模拟 问题描述 解题思路 操作过程实验三：电子样机空间分析 柴油机燃油供给系中输油泵空间分析 问题描述 解题思路 操作过程感想实验一：装载机动臂应力分析一、 问题描述装载机无偏载工作时，动臂承受一定外载荷和来自车架的约束。动臂结构示意图见图1。图1在建立模型时，油缸假设为柔性弹簧，A铰点作为动臂的支点，允许动臂绕通过A铰点的轴转动，B铰点是动臂油缸支点（动臂油缸的刚度假设为2.0e7N_m）。C铰点和D铰点是外载荷的作用点。本实例分析的工况是正铲无偏载，载荷、结构同时对

2、称，最好取出模型的一般，通过施加对称约束，进行有限元求解。二、解题思路1、进入并载入源文件2、前处理（施加约束和载荷）3、求解4、后处理三、操作过程1、进入并载入源文件 (1)、打开文件 dongbi.CATPART。 (2)、进行有限元分析前的基本设置工作。 (3)、单击 Start/Analysis Simulation/Generative Structural Analysis 进入有限元分析模块，选择 Static Analysis, 进入静态有限元分析，如图2所示。图22、前处理l 在A点建立刚性虚件，如下图所示。l 限定A点自由度，如下图所示。l B点建弹簧虚件，如下图所示。l

3、圆锥角约束，如下图所示。l C点建刚性虚件并施加载荷在C点处创建的刚性虚件，然后利用分布力按钮在Y轴输入2000N，Z轴输入2000N。，如下图所示。l 在D点施加载荷在D点处的创建柔性虚件，然后利用分布力按钮在Y轴输入2000N，Z轴输入2000N。用同样的方法在D点右侧的柔性虚件上施加载荷，如下图所示。3、自动求解l 计算冯米斯应力l 计算数值位移l 编辑图片l 排列图片l 生成报告按书上步骤做的，详细步骤不在此赘述，见谅。实验二：电子样机运动机构模拟一、 问题描述选择题目一，以四连杆为例来说明在CATIA V5里如何使用DMU单元中的KIN模块的放着分析功能，在KIN模块里，创建运动仿真

4、机构（Designing a V5 Mechanism）的过程是这样的。二、解题思路1、进入CATIA，打开四连杆装配文件，进入DUM KIN模块。2、添加3个铰接副和一个圆柱副。3、三、操作过程1. 进入工作台（Entering the Workbench） (1)用户可以从欢迎界面进入，或者从自定义菜单进入，从Start菜单选择DMU Kinematics，也可以在开始菜单Start下依次选择电子样机模型Digital mockup单元，进入电子样机的运动学仿真DMU Kinematics模块。此时电子样机的运动学仿真工作台被载入，一个空文件被打开。(2)从菜单栏选择文件（File），单击

5、打开（Open）命令。(3)从指定文件夹选择一个文件, 选择siliangan.CATProduct，单击打开命令。(4)在树形图上选择产品product，然后在菜单栏选择编辑表示方法设计模式（EditRepresentationsDesign Mode），进入设计模式。也可以在树形图上单击鼠标右键，找到表示方法设计模式（Representations-Design Mode），扩展树形图你可以看到产品中所有的设计组件，如下图所示。(5)使用全屏命令，定位几何模型在屏幕上的位置。2. 创建三个机构和铰接幅（Creating a Mechanism and Revolute Joints） （1

6、）从运动学约束工具栏处单击铰接幅图标（Revolute Joint icon），铰接幅创建对话框被显示出来。 （2）单击新机构，新机构创建对话框显示出来，你可以键入一个名字，单击OK完成 。也可以在菜单栏选择插入新机构（Insert- New Mechanism），新机构同样也可以被创建并且可以在树形图显示出来。这时可以在树形图看到机构已经显示出来。 （3）在几何模型处选择轴线，选择连杆端部的圆柱轴线，铰接幅设置对话框随着选择自动的更新。为了能够方便的选择轴线，需要使用鼠标来放大缩小或者移动（几何模型。 （4）选择第二条轴线，在第二的几何体的圆柱处选择，对话框随着选择会自动更新。 （5）选择表

7、面，对话框会随着选择自动更新。(6) 单击OK完成创建，铰接幅被创建完成，在树形图上可以看到铰接幅revolute.1显示在机构中。（7）重复上面的步骤，创建铰接幅revolute.2和铰接幅revolute.3。3.创建圆柱幅（Cylindrical Joints）（1）点击创建圆柱幅按钮，圆柱幅创建对话框显示。（2）在连杆的端部选择轴线1，对话框会随选择及时更新。（3）在另外的几何体上选择轴线2，对话框随选择及时更新。（4）点击OK完成圆柱幅的创建，树形图将被更新。你可以在创建运动幅的时候定义一个驱动命令。如图1.14所示，可以在创建圆柱幅的时候创建驱动命令，圆柱幅有角度驱动和长度驱动两种

8、。当然你可以在任何时候来更改命令，方法是在树形图上双击运动约束，有对话框出现，然后编辑和设置它。4.定义一个驱动命令Defining a Command (1)在树形图上双击铰接幅revolute.3，约束编辑对话框显示。(2)选中角度驱动对话框，角度驱动选项可以为铰接幅指派一个角度驱动命令。(3)点击OK完成驱动命令的设置，命令可以显示在树形图上。5.定义一个固定件（Defining a Fixed Part）(1)在工具栏单击固定按钮，或者从菜单栏选择插入固定部件InsertFixed Part，则固定部件窗口显示。(2)在几何模型区域或者在树形图处选择想要固定的部件。(3)固定部件自动被

9、定义，并且显示在树形图上，如图1.20所示，此时如果你对结果不满意你可以选择返回按钮（undo）更改刚才的操作；在添加了固定部件之后，机构可以被仿真的对话框显示在屏幕上。6. CATIA V5环境下的机构模拟（Simulating a V5 Mechanism） (1)点击用命令仿真按钮 （Simulation With Commands），运动学仿真对话框显示出来。此时机构模拟的命令是可用的。(2)在几何模型区域使用操纵器，在运动幅处移动鼠标，驱动幅高亮显示，同时可以看到一个操纵器显示在运动部件处，按住鼠标左键可以拖动模型。此外机构可以根据命令滑条移动而运动。说明：看着书做的，截图没有老师给

10、的版本详细，但都一步一步做了。实验三：电子样机空间分析一、问题描述选择题目三，对柴油机燃油供给系中输油泵进行干涉分析，示范干涉分析的整个过程，掌握数字模型干涉分析的基本步骤。如下图所示是欲进行干涉分析的输油泵。二、解题思路1、将文件插入空间分析模块2、利用空间分析命令对其进行测量分析、截面分析和干涉分析三、操作过程（1）将所附范例文件oil transfer pump插入到空间分析模块，也可以采用打开的方式。（2）单击工具栏中的干涉按钮。出现如下图所示的对话框。（3）在干涉类型的下拉列表中选择Clearance + Contact + Clash。（4）取默认的余隙值5mm。（5）在计算类型的

11、下拉列表中选择默认值，这里要对整个输油泵的干涉情况进行分析。（6）单击Apply，分析结果如下图所示。（7）将余隙值改为1mm，单击Apply，结果如图3.4所示，对比图3.3和图3.4可以发现，干涉结果数目由32个变为29个，其中余隙结果由3个变为0个。（8）设置Filter list的各项内容，将干涉类型设置为Clash；Value值按Decreasing Value排列，结果如下图所示。（9）单击Matrix选项卡，将干涉结果按矩阵形式排列。（10）单击List by Product，将干涉结果按产品进行排列。（12）利用Shaft鼠标选择Part5.1和Part56.1。（13）单击对

12、话框中右下角的More按钮。（14）单击Visualization栏中的Element选项，可以获得element水平上的分析结果。（15）单击Detailed Results栏中的Preview和Next进行翻转观察。（16）从干涉结果可以看出，Part5.1和Part55.1、Part55.2发生严重的干涉，通过检查可以发现干涉的原因是由于两者的尺寸不一致导致。（17）进入Mechanical Design | Part Design模块。（18）在所附之范例文件中找到Part55。（19）将Part55的直径改为11mm。保存后退出。（20）回到空间分析模块，双击树形图上的干涉分析结果。（21）单击对话框中的Apply按钮，进行更新计算。结果如图3.10所示。可以看出干涉结果由碰撞（Clash）变为接触（Contact）。（22）单击对话框中的按钮，将干涉结果保存为XLM格式。保存结果。（23）单击OK，干涉分析结束。