CATIA有限元分析计算实例.doc

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1、CATIA 有限元分析计算实例有限元分析计算实例 11.111.1 例题例题 1 1 受扭矩作用的圆筒受扭矩作用的圆筒 11.111.11 1 划分四面体网格的计算划分四面体网格的计算 （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，如图 111 所示，进入【零部件设计】 工作台。图 111 单击【开始】【机械设计】【零部件设计】选项 单击后弹出【新建零部件】对话框，如图 11-2 所示。在对话框内输入新的零件名称，在本例题中，使用默认的 零件名称【Part1】。点击对话框内的【确定】按钮，关闭对话框，进入【零部件设计】工作台。（2）进入【草

2、图绘制器】工作台在左边的模型树中单击选中【xy 平面】, 如图 11-3 所示。单击【草图编辑器】工具栏内的【草图】按钮， 如图 11-4 所示。这时进入【草图绘制器】工作台。图 112 【新建零部件】对话框 图 113 单击选中【xy 平面】（3）绘制两个同心圆草图点击【轮廓】工具栏内的【圆】按钮，如图 11-5 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。用同样分方法再绘制一个同心圆，如图 11-6 所示。图 114 【草图编辑器】工具栏 图 115【轮廓】工具栏下面标注圆的尺寸。点击【约束】工具栏内的【约束】按钮，如图 11-7 所示。点击选择圆，就标注出圆的

3、 直径尺寸。用同样分方法标注另外一个圆的直径，如图 11-8 所示。图 116 两个同心圆草图 图 117 【约束】工具栏双击一个尺寸线，弹出【约束定义】对话框，如图 119 所示。在【直径】数值栏内输入 100mm，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 100mm。用同样的方法修改第二个圆的直径尺寸为 50mm。修改尺寸后的圆如图 11-10 所示。图 118 标注直径尺寸的圆草图 图 119 【约束定义】对话框（4）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，如图 11-11 所示。退出【草图绘制器】工作台，进入 【零部件设计】工作台。

4、图 1110 修改直径尺寸后的圆 图 1111【工作台】工具栏（5）拉伸创建圆筒点击【基于草图的特征】工具栏内的【凸台】按钮，如图 11-12 所示。弹出【凸台定义】对话框，如图 11-13 所示。在【第一限制】选项组内的【长度】数值栏内输入 50mm，点击对话框内的【确定】按钮，生成一个圆筒 体，如图 11-14 所示。在左边的模型树上出现【填充器.1】元素。图 1112 【基于草图的特征】工具栏 图 1113 【凸台定义】对话框（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

5、。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

6、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

7、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 四面体网格划分）按钮。图 1122 【新分析算题】对话框 图 11-23【Meshing Method】(网格划分方法)

8、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，关闭对话框。图 1124 选择圆筒三维实体模型 图 1125 【OCTREE Tetrahed

9、ron 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 11-26 右击【OCTREE Tetrahedron Mesher.1】元素 图 11-27 选择【Update Mesh】（更新网格）选项（8）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

10、）】 【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 11-28 划分后的四面体网格 图 11-29 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。在左边的模型树上点击选择【OCTRE

11、E 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 11-30【Model Manager】(模型管理器)工具栏 图 11-31 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 11-32 【Restraints】（约束）工具栏

12、图 11-33 图 11-34 【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

13、法设置圆筒的外表面，对外部施加相反方向的扭矩，即要把 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

14、）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【Compute】（计算）工具栏图 1140【Compute】（计算）对话框图 11-41【Computing】（正在计算）进程显示框 图 11-42 【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

15、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【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 Resou

16、rce Estimation】（计算资源估计）对话框（13）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 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 11-44 右击【Static Case Solution.1】 图 11-45 选择【Genera

17、te 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，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

18、显示的应力张量图如图 1150 所示。图 11-48【视图（v）】工具栏内 图 11-49【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

19、行不同方向的剖切，如图 1153 所示。图 11-51 【Analysis Tools】（分析工具）工具栏 图 11-52 【Cut Plane Analysis】（剖切平面分析）对话框图 1153 剖切的应力分布图（14）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 spe

20、cs】（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

21、 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 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 11-58 【Local Mesh Sag】(局部

22、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11.111.12 2 划分结构化六面体网格计算分析划分结构

23、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

24、（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，

25、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】，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

26、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

27、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】【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【ADC

28、ANCED 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 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）

29、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）对话框 图 1180 平面轮廓的边缘显示为绿色点击【Execution】（

30、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】（对零件划分网格）对话框点击【Exit】（退出）工具

31、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】（平动拉伸网格）对话框，如图所示

32、。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

33、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 11-85 【Mesh Transformation】（网格变换）工具栏 图 11-86 【Extrude Mesher with Translation】 （平动拉伸网格）对话框图 11-87 右击的【Extrusion Mesh With Translation.1】元素 图 11-88 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

34、快捷菜单中选择【Active/Deactive】（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

35、模拟】【Generative Structural Analysis】（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

36、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

37、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

38、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】（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

39、 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

40、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

41、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】

42、（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。 11.211.2 例题例题 2 2 承受内压的法兰承受内压的法兰 11.2-111.2-1 划分四面体网格的计算划分四面体网格的计算 （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

43、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 （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

44、【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

45、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

46、】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