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2013-07-01 by:广州CAD:proe设计培训中心 来源:广州proe有限元分析培训中心
随着电子计算机的发展,现代机械设计方法也呈现出多样化,利用先进的CAD/CAE工具对机械系统开展研究已成为一种趋势。proeNGINEER是集CAD/CAM/CAE于一体的大型设计软件,其中CAE常用的模块有Mechanism Design eXtension(MDX)和Pro/MECHANICA。绝大多数专业分析软件几何建模的功能比较弱,须通过IGES格式或STEP格式进行数据交换,这样往往容易造成数据的丢失而须花费大量的时间与精力进行几何模型的修补工作。而Pro/MECHANICA能克服这一弱点,它可以直接利用proeNGINEER的几何模型进行有限元分析。由于proeNGINEER具有强大的参数化功能, Pro/MECHANICA就利用参数化工具的优点对几何模型进行灵敏度分析和优化设计,这是Pro/MECHANICA区别其他有限元软件最显著的特征。
一、Pro/MECHANICA环境下的优化设计
1.Pro/MECHANICA Structure模块简介
与其他专业的有限元分析软件一样,Pro/MECHANICA Structure模块可以完成有限元分析和模型的优化设计,它的设计研究种类主要有三种:标准分析(Standard)、灵敏度分析(Sensitivity)和优化设计分析(Optimization)。图1为Pro/MECHANICA Structure模块的主菜单。概括的说,Pro/MECHANICA Structure模块的分析任务为两类,第一类为设计验证或设计校核,例如进行设计模型的应力应变检验,和其他有限元分析软件一样,须通过创建几何模型、简化模型、设定单位和材料属性、定义约束、定义载荷、定义分析任务、运行分析、显示评价计算结果这样的工作流程;第二类为模型的设计优化,这是Pro/MECHANICA区别其他有限元软件最显著的特征。它的工作流程如图2所示。现以管道支架为例简述Pro/MECHANICA独特的优化设计功能。
2.管道支架的优化设计
管道支架是一种广泛应用于建筑、电力等行业的支撑类零件,对其进行有限元分析和优化设计对实际生产有着重要的指导意义。
(1)几何模型的建立
图3为某管道支架在proe下的三维造型图,主要由中间板、边缘板、中间切槽、左端固定板组成,其左端面固定。由材料力学可知,该支架左端固定板与中间板、边缘板连接面为危险截面,截面上下位置处的点所受应力最大,为危险点。因此分别建立测量点PNT0、PNT1以监测危险点处的应力值。
图3 管道支架三维效果图
(2)设置模型材料属性
该模型所选材料为45钢,其密度为,弹性模量E=200GPa,泊松比。根据材料属性,我们选择Pro/MECHANICA Structure模块中材料库中的材料模型steel,然后整理编辑,图4为定义的材料属性表。
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