CAE课程设计--空间薄壁开孔结构有限元分析

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1、 CAE 课程设计说明书课程设计说明书 空间薄壁开孔结构有限元分析空间薄壁开孔结构有限元分析 专业 飞行器设计与工程 班号 学号 姓名 指导教师 2015 年 1 月 摘摘 要要 本次 CAE 课设，使用 PATRAN & NASTRAN 软件，进行空间薄壁结构的有限元 分析。薄壁空间结构，属于空间受力结构，主要承受曲面内的轴向压力，弯矩很 小。故根据其结构特点，并不对薄壁结构直接进行实体网格的划分，而是通过提 取中面的办法，即 Geometry: Create / Surface /Midsurface 命令，将所有的 离散化等操作转化为对中面结构的操作。 最后可以快速得到正确的应力形变分析

2、 结果。由此，我们可以得出结论，对与对称的薄壁结构采用提取中面的方法将会 大大简化离散过程并得出正确的计算结果的。 关键词关键词 PATRAN & NASTRAN 空间薄壁结构 提取中面 有限元分析 沈阳航空航天大学课程设计说明书 目录 目目 录录 第第 1 1 章章 引言引言. 1 第第 2 2 章章 模型处理模型处理 2 2.1 导入薄壁结构模型 2 2.2 提取模型中面 2 2.3 修剪角板 3 2.4 将角板与薄壁结构的边缘进行关联 3 第第 3 3 章章 划分网格及处理划分网格及处理 4 3.1 划分网格 4 3.2 检查网格 4 第第 4 4 章章 载荷及边界条件载荷及边界条件 6

3、 4.1 创建分布式载荷 6 4.2 创建约束 6 第第 5 5 章章 材料及单元属性材料及单元属性 7 5.1 添加材料属性 7 5.2 赋予单元属性 7 第第 6 6 章章 分析计算分析计算 8 第第 7 7 章章 总结总结. 9 参考文献参考文献. 10 沈阳航空航天大学课程设计说明书 第 1 章 引言 1 第第 1 1 章章 引引 言言 Patran 是世界上使用最广泛的有限元分析（FEA）前/后处理软件，可为多 个解算器提供实体建模、网格划分、分析设置及后处理，其中包括 MSC Nastran、 Marc、Abaqus、LS-DYNA、ANSYS 及 Pam-Crash。 Patra

4、n 提供了丰富的工具集，能够简化分析模型的创建，可用于线性、非 线性、显式动力学、热及其他有限元仿真。Patran 不仅具有使工程师可轻松处 理 CAD 中的间隙和裂缝的几何清理工具，还提供了从头创建模型的实体建模工 具，使任何人都可以方便地创建有限元模型。Patran 可以通过全自动网格划分 过程、也能够提供更多控制的手工方法或者这两者的组合，可轻松地在曲面和实 体上创建网格。最后，该解决方案内置了用于最流行的有限元解算器的载荷、边 界条件及分析设置，能最大限度地减少输入文件的编辑工作。 Patran 的各项功能综合完善、经过行业验证，可确保您在虚拟样机上的工 作能够快速获得结果，因此您可根

5、据需求对产品性能进行评估并优化您的设计。 沈阳航空航天大学课程设计说明书 第 2 章 模型处理 2 第第 2 2 章章 模型处理模型处理 本次课设的目的是空间薄壁开孔结构有限元分析， 其中的薄壁结构模型已经 提供，故只需导入并进行随后为划分网格之前的一些处理工作即可。 2.1 2.1 导入薄壁结构模型导入薄壁结构模型 选定所给的 xmt 文件，将模型导入 Patran 软件，如图 2-1 图 2-1 薄壁结构几何模型 2.2 2.2 提取模型中面提取模型中面 利用 Geometry: Create / Surface /Midsurface 命令，提取该薄壁结构的 中面，用来代替该结构模型，以

6、便接下来的划分网格等操作。因为该结构为完全 对称的薄壁结构，故提取中面操作可行。提取的中面如下，图 2-2 图 2-2 中面 沈阳航空航天大学课程设计说明书 第 2 章 模型处理 3 2.3 2.3 修剪角板修剪角板 利用 Geometry: Edit / Surface / Trim 命令，对薄壁结构的角板进行修剪， 以便接下来操作的方便。最后，将复杂结构的角板全部简化为三角形角板。如图 2-3 图 2-3 角板修剪后的效果 2.4 2.4 将角板与薄壁结构的边缘进行关联将角板与薄壁结构的边缘进行关联 利用 Geometry: Associate / Curve / Surface 命令，将角板的两条直角边 分别于薄壁结构的水平垂直面进行关联。如图 2-4 图 2-4 角板与薄壁面关联后的效果 沈阳航空航天大学课程设计说明书 第 3 章 划分网格及处理 4 第第3 3章章 划分网格及处理划分网