Pro/MECHANICA解决方案

2013-05-07 by:广州有限元分析、培训中心-1CAE.COM 来源:仿真在线

为了开发出优质产品,设计工程师需要研究他们的设计将如何在现实世界中运作。物理原型设计是一种完成这项工作的昂贵、耗时的方法,而常用的选择方法传统的数字分析则高度依赖于受过培训的专家,来获得正确结果。值得庆幸的是,有一种仿真设计性能的方法,它不具备这些缺点。Pro/MECHANICA?仿真产品在其预定环境中的运作不是专家的设计工程师无需建立原型,就可以研究设计产品的机械性能。用户在透彻理解该创新软件后,可以在开发周期的早期改进设计,这时进行更改更容易而且代价更低。

Pro/MECHANICA仿真解决方案

竞争优势

为了开发出优质产品,设计工程师需要研究他们的设计将如何在现实环境中运作。物理原型设计是一种完成这项工作的昂贵、耗时的方法,而常用的选择方法传统的数字分析则高度依赖于受过培训的专家,来获得正确结果。

值得庆幸的是,有一种仿真设计性能的方法,它不具备这些缺点。Pro/MECHANICA?仿真产品在其预定环境中的运作不是专家的设计工程师无需建立原型,就可以研究设计产品的机械性能。

用户在透彻理解该创新软件后,可以在开发周期的早期改进设计,这时进行更改更容易而且代价更低。

完整的设计分析 Pro/MECHANICA有一个基于用户界面的新窗口,它为设计工程师提供了熟悉的外观,因此支持自身CAD环境中的产品仿真。Pro/MECHANICA提供了与其它PTC产品和数据管理工具以及连接其它CAD工具的真正互操作性。

快速、准确的解决方案 Pro/MECHANICA是提供CAD几何体精确表示的唯一分析系统,而且,它的前所未有的自适应解决方案技术,可以自动提供质量有保证的结果。Pro/MECHANICA自1990年起就是一个广泛应用于全球的、得到行业证实的解决方案,成为无与伦比的快速仿真“转折点”,该系统能让设计工程师非常自信地做出决定。

参数化优化结合了proeNGINEER?的全部功能后,Pro/MECHANICA可以提供真正的参数化分析,而且,使用相关仿真特征,设计更改后,不需要重新定义分析。因为与后续产品(图形、刀路轨迹等)完全相关,所以,Pro/MECHANICA是唯一真正集成的设计分析产品。

多学科仿真和优化 Pro/MECHANICA提供了结构、振动、热和机械动力问题等多重相关的解决方案类型。使用多学科研究,可以快速和方便地找到根据指定目标而优化的设计和性能极限。

公共仿真环境 Pro/MECHANICA通过继承proeNGINEER机械设计扩充功能中的机械连接定义,可以再用设计意图。而且,如果需要专用分析,Pro/MECHANICA可以为NASTRAN和ABAQUS等产品建立完全相关的FEA网。使用公共仿真环境,只需定义一次边界条件。

仿真接口

仿真接口选件能让机械工程师在设计阶段,分析、测试和优化在不同CAD系统中建立的产品模型的结构、热传导、运动和轮胎性能。通过确保高性能的异构产品模型,它有助于减少开发时间和成本,并确保产品整体质量。

产品的主要特征

连接工具

仿真接口选件提供了访问来自外部源的几何体的工具。该选件把仿真和优化功能扩展到了用户的CATIA、Unigraphics和其它CAD软件包。它通过行业标准接口DXF、IGES和VDA,直接从CATIA和Unigraphics以及其它CAD软件包导入几何体。
具体讲,连接工具能够:

· 与CADDS 5集成
· 与CATIA集成
· 与Unigraphics集成
· 改变导入设置
· 支持行业标准接口

轮胎模型

轮胎模型是一个预先包装好的定制负载,它被设计用来减轻包括轮胎在内的车辆系统动力模型的负担。用户可以指定轮中心点和旋转轴、路面倾斜度、轮胎纵向刚度和阻尼、静态轮半径、滚动阻力、轮子负载容量、滑动最大值、滑动-粘附比率、转角刚度和静态摩擦。轮胎专用词汇(转角刚度、轮子负载容量、滑动最大值和滑动-粘附比率)可以从通常由轮胎制造商提供的特征曲线中得到。

具体讲,该功能提供:
· 结果
· 灵敏度研究

结构仿真软件包

Pro/MECHANICA?结构仿真软件包能让工程师评估、理解和优化他们设计在现实环境中的静态和动态结构性能。CAD几何体的精确表示以及独特的自适应解决方案技术,可以自动提供快速、准确的解决方案该解决方案有助于提高产品质量,并减少与延长开发时间相关的费用和无效原型。另外,结构仿真软件包还提供了专用分析,它能够自动建立NASTRAN?等产品完全相关的FEA网以及与其它PTC产品和数据管理工具的端到端互操作性,其中包括其它CAD数据。

通过直接在proeNGINEER?模型上操作,结构仿真软件包消除了数据传递问题,并提供了参数化优化功能。另外,多学科仿真功能可以同时支持结构、热和运动设计优化。结构仿真软件包是Pro/MECHANICA系列的一部分和PTC i-系列的一名成员,它为工程师提供了相关、参数化、互操作和以互联网为中心的建模和仿真功能。
功能

优化记录查看由Pro/MECHANICA分析的零件的生动优化记录

最佳应力等值线图当零件在其运动过程中旋转时,查看应力等值线图。

建立几何体

结构仿真软件包包括功能强大的、基于特征的参数化建模工具,它能让用户自动用Pro/MECHANICA分析和仿真来促进相关设计更改。这种强大的功能组合,允许在更短的时间周期内考虑更多的设计方案,并能让由特殊机械行为驱动的更改按指数规律扩散。

结构响应仿真

结构响应仿真是审查设计在由工程师简单指定的现实环境中的静态和动态结构性能的理想工具。使用程序的高级振动仿真工具,可以确定设计的自然频率和振动模式,其中包括瞬时动力和频率响应仿真不需要物理原型。

· 把负载和约束直接应用到模型几何体上,来仿真模拟了实际设计性能的现实环境。
· 通过在进行仿真之前,指定收敛设置,来预先定义解决方案精确度的级别,并在Pro/MECHANICA自动检查错误、收敛为一个精确的解决方案并生成用于验证的收敛信息时监视。
· 选择一个或多个灵敏度参数,使它们在一个范围内变化,然后检查希望输出的图形,把它作为更改参数的一个函数。
· 用额定参数值的一个小小偏差来计算局部灵敏度结果,并查看改变某个参数是否会产生显著效果。
· 通过指定多个设计参数和一个设计目标,来在成本、质量、位移、应力、反作用力、应变、频率或设计的所有其它方面,优化设计。例如,在保持应力、第一阶众数频率和范围内最大位移不变的同时,将部件的质量减到最小。
· 浏览被选中模型实体的位移、应力和应变,并保存为边缘、轮廓和查询图。
· 浏览位移和主应力的矢量图,以及在标准梁截面、位移动画、模型外形和优化形状记录上的结果。
· 检查位移、速度、加速度、应力和均方根参数结果,并保存为边缘、轮廓和查询图。
· 对以线性、半对数和对数形式得出的“每一步”测量值的图形进行评估。
· 获得所有“单值”评估方法(最小值、最大值、最大绝对值和均方根值)的综合值。

有限元建模技术和后处理技术

结构仿真软件包可以在设计环境中或根据设计人员给出的规格,自动生成实体模型和薄壁实体的有限元网。交互式求精功能允许设计人员快速评估多种环境和几何条件下的不同模型的配置。这些特征是:

· 减少分析时间
· 允许对更多的设计变型进行分析
· 提高设计柔性和产品质量

一旦生成网,模型就可以被输出到有限元分析程序,其中包括ANSYS?、COSMOS/M?、MSC/NASTRAN?和MSC/PATRAN?,以便

· 任何时候都不用离开Pro/MECHANICA环境,而利用这些一流解算装置的高端分析工具。
· 提高效率,因为没有任何必要再运行多个程序或在系统之间转换文件。

后处理工具通过易用界面提供了一个高级功能。结果是在最初的零件几何体中获得的,并非设计的网格化表示。熟悉Pro/MECHANICA的工程师将很快精通后处理工具。

疲劳分析模块

当工程组件经常受到重复加载和卸载循环时,就会发生故障,即使设计的应力低于恒定负载标准:静态安全值。在这些情况下,发生故障的机械被称为疲劳,而考察设计的疲劳性能通常则被称为耐力评估。
Pro/MECHANICA疲劳分析模块能让工程师在产品生命周期的早期,预测和提高他们设计的疲劳性能。该工具能够减少设计反复和对多个原型昂贵的测试程序。疲劳分析模块使用的疲劳技术是通过与耐力软件的世界领先供应商nCode国际有限公司的合作来提供的。

Pro/MECHANICA疲劳分析模块是在设计过程早期使用的一种工具,它可以评估承受反复加载的设计的耐力,并帮助设计工程师了解设计更改对组件疲劳寿命的影响。

因为疲劳分析模块是一个完全集成的Pro/MECHANICA模块,所以,可以直接对设计几何体(CAD模型)进行参数化、相关性的设计研究,以分析最佳的设计方案。例如,用户可以进行设计调查,以便在保持疲劳寿命的同时,在预先确定的范围内,把设计的重量减到最小。另外,把疲劳、净力、振动和热设计目标或限制结合起来,也可以进行多规则设计研究。
功能
www.ptc.com/products/proe/sim/fatigue2.htm

建立模型

疲劳分析模块完全在Pro/MECHANICA用户界面中运行用户简单地指定一个现有的静态分析,然后定义材料属性和负载函数以及研究需要的设计寿命。软件中有材料库和负载函数发生器,但是,如果有用,用户可以导入这些信息。几何体可以从所有主要的CAD系统,通过PTC的相关拓扑总线(ATB)、标准文件格式或直接访问数据库来导入。

疲劳研究结果

疲劳分析模块计算下列结果:

· 寿命预测的失效周期
· 破坏由负载引起的百分比测量
· 安全因素根据预测的失效
· 寿命置信度结果可靠性的测量

所有这些结果都可以使用标准的Pro/MECHANICA可视化工具来处理,其中包括边缘、轮廓和图表。
www.ptc.com/products/proe/sim/fatigue3.htm

优化

此外,可以定义和记录结果的局部和全局测量值,以便进行灵敏度和优化设计研究。用户可以建立参数化几何模型,即使原始数据是导入的,给每个变量参数分配一个允许范围,并指定设计目标和性能范围。

运动仿真编程工具箱

运动仿真编程工具箱能让公司和商品开发人员,在运动仿真选件中定制、增加运动仿真和优化工具,以满足他们的需要。运动仿真编程工具箱通过让熟悉C、C++或FORTRAN的工程师,建立精确的运动方程式(通过方程式开发工具),并把它们连接到外部或内部仿真程序中(通过方程式运行时间),扩充了运动仿真选件的功能。

产品的主要特征

方程式开发工具

该模块通过以一种可以被外部程序使用的压缩格式,把一个完整的运动模型导出系统,来支持运动方程式。该工具能让复杂的机械模型被集成到一个控制系统设计和仿真程序中,而不会失真,也不需要手工建立动力方程式。

具体讲,运动仿真编程工具箱支持:

· 复杂方程式计算
· 完全参数化的、压缩的模型的简单输出
· 连接到各种方程式的接口

热传导仿真软件包

Pro/MECHANICA?热传导仿真软件包为设计工程师提供了仿真承受热负载的零件和部件行为的专用工具。常见的通过仿真进行的产品性能评估,可以仿真设计更改,这些更改精简了设计过程,提高了产品质量,并降低了整体开发成本。

热传导仿真软件包直接在proeNGINEER模型上操作,因此消除了数据传递问题,并提供了使用相关仿真特征来进行真正参数化分析的功能。另外,热传导仿真解决方案功能还支持与其它PTC产品和数据管理工具以及其它CAD数据的端到端互操作性。

热传导仿真软件包是Pro/MECHANICA系列的一部分,也是PTC i-系列的一名成员,它为工程师提供了相关性、参数化、互操作和以互联网为中心的建模功能。

Pro/MECHANICA把proeNGINEER行为建模技术扩展到了热反应领域。另外,多学科仿真功能能够同时支持结构、热传导和运动设计优化。结合参数化优化功能后,设计人员现在有能力通过它的功能改进他们设计的形式和尺寸。热传导仿真软件包是一个独立产品,但是,也可以被用作proeNGINEER-Foundation的集成选件。

功能

建立几何体

热传导仿真软件包包括功能强大的、基于特征的参数化建模工具,它能让用户自动用Pro/MECHANICA分析和仿真来促进相关设计更改。这种强大的功能组合能在更短的时间周期内考虑更多的设计方案,并能让由专业机械行为驱动的更改按指数规律增生。

热传导仿真

热传导仿真软件包能让设计人员使用灵敏度研究而不是物理原型,来评估温度和热性能。可以简单研究设计更改的效果,然后,通过进行优化研究,会自动建立所有可能改进设计的更改的最佳组合。

· 直接把热负载、规定的温度和对流条件应用到在设计环境中建立的模型几何体上。这些热负载可以相同,或者在空间上有所变化,但都可以以图形方式预览,以便验证定义。
· 在运行仿真之前,根据局部温度、能量指标、全局误差指标或用户定义的度量,指定收敛设置,并观察每个环节收敛标准结果图形,以便直观检查收敛行为。
· 选择一个或多个灵敏度参数,使它们在一个范围内变化,然后用图形方式检查结果,把它作为更改参数的一个函数。
· 用额定参数值的一个小偏差计算局部灵敏度结果,并查看改变某个参数是否会产生显著效果。
· 通过指定多个设计参数和一个设计目标,来在成本、质量、温度、热流密度热通量、温度梯度或设计的所有其它方面,优化设计。例如,在保持应力、第一众数频率和范围内最大模型温度的同时,将部件的质量减到最小。
· 把结果作为被选中模型实体的温度、温度梯度和热通量的边缘、轮廓和查询图,保存和浏览或作为几何体、优化反复的函数,或作为最大温度等单值测量,来用图形方式浏览。

运动仿真软件包

Pro/MECHANICA?运动仿真软件包能让设计工程师建立、评估和优化部件在现实环境中的运动,以便最佳地满足工程和性能需求。当在产品开发的早期阶段应用运动仿真,并且作为设计过程的一个完整部分时,运动仿真可以对产品性能提供宝贵见解这些见解可以帮助发现和解决设计问题,此时,更改费用低,更改机会大。运动仿真有助于从一开始就获得产品模型,因此,它可以提高产品质量和发扬设计优点,并减少开发时间、原型和成本。

运动仿真软件包是Pro/MECHANICA系列的一部分,也是PTC i-系列的一名成员,它为工程师提供了相关性、参数化、互操作和以互联网为中心的建模和仿真功能。运动仿真软件包提供了与其它PTC产品和数据管理工具以及其它CAD数据的端到端互操作性,并且它直接与proeNGINEER?模型相关,消除了数据传递问题。

功能

动力浏览零件在运动过程中转动时所承受的力的图形表示。

建立几何体

运动仿真软件包包括功能强大的、基于特征的参数化建模工具,它能让用户自动用Pro/MECHANICA分析和仿真来促进相关设计更改。这种强大的功能组合能在更短的时间周期内考虑更多的设计方案,并能让由专业机械行为驱动的更改按指数规律增生。

运动仿真

运动仿真软件包通过支持驱动式动力和基于动力的全3D动态仿真,来评估和优化运动部件。工程师通过制作实际的CAD几何体动画,而不是人工说明数学关系,可以评估速度、零件角加速度、零件质量属性、点位置、点速度、点加速度、静力、点到点距离、分离速度、分离速度更改、机械冗余度、动能以及零件到零件的实际角。因为Pro/MECHANICA继承了proeNGINEER机械设计扩充功能中的铰接和连接定义,所以可以自动结合设计意图。

· 直接在设计环境中建立机械设计。
· 在一个面向图形对象的“工作平台”上建立部件,然后把它们保存在库中,以便再用。
· 根据预期的机械输出运动,定义内部和外部凸轮轮廓,并直接输入,以便进行运动和力研究。
· 选择一个或多个灵敏度参数,使它们在一个范围内变化,然后检查结果的图形,并把它作为更改参数的一个函数。
· 用额定参数值的一个小偏差来计算局部灵敏度结果,并查看改变某个参数是否会产生显著效果。
· 通过指定多个设计参数和一个设计目标,根据所有工程测量指标,来优化设计。
· 把模型中的所有工程结果作为机械动画、扇形图、零件框图中的轨迹曲线、集成的平面图形、数字化结果查询或原始资料报告,来保存和浏览。
· 定义经常使用的图形模板。

定制负载

定制负载通过扩充实用负载选项的数目,可以提高运动仿真软件包的效率。熟悉C或FORTRAN的工程师可以编写定制负载应用程序,然后,该程序通过易用、在线形式和用户编写的提示,可以很容易地被其它人使用。

· 定制负载子程序和Pro/MECHANICA软件,以提供错误检查。
· 通过把所选实体检查集成到定制的界面中,来确保负载容易被加载和使用。
· 把负载建成Pro/MECHANICA运动模型中的任意形式函数或参数。
· 保存负载以便再用。
· 参数化负载,并把它们用于灵敏度研究和优化。
· 直接收集Pro/MECHANICA模型中的附加信息,比如,实体方位以及两点之间的距离和分离速度。使用这些信息计算和应用负载,并建立记录重要参数的测量结果,以便获得设计运动的精确表示。

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