高壓平蓋封頭結(jié)構(gòu)有限元分析研究

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1 高壓平蓋封頭結(jié)構(gòu)有限元分析研究 論文 第 一章 有限元分析 件是融結(jié)構(gòu)、流體、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、聲場(chǎng)分析于一體的大型通用有限元分析軟件。由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的美國(guó) 發(fā)，它能與多數(shù) 件接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如 I－ 。 是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的高級(jí) 具之一。 限元軟件包是一個(gè)多用途的有限元法計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)程序，可以用來(lái)求解結(jié)構(gòu)、流體、電力、電磁場(chǎng)及碰撞等問(wèn)題。因此它可 應(yīng)用于以下工業(yè)領(lǐng)域： 航空航天、汽車工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、橋梁、建筑、電子產(chǎn)品、重型機(jī)械、微機(jī)電系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)器械等。 件提供的分析類型有結(jié)構(gòu)靜力分析、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析、結(jié)構(gòu)非線性分析、動(dòng)力學(xué)分析、熱分析、電磁場(chǎng)分析、流體動(dòng)力學(xué)分析、聲場(chǎng)分析、壓電分析等 9 類，軟件主要包括三個(gè)部分：前處理模塊，分析計(jì)算模塊和后處理模塊。前處理模塊提供了一個(gè)強(qiáng)大的實(shí)體建模及網(wǎng)格劃分工具，用戶可以方便地構(gòu)造有限元模型。 前處理模塊主要有兩部分內(nèi)容：實(shí)體建模和網(wǎng)格劃分；分析計(jì)算模塊包括結(jié)構(gòu)分析（可進(jìn)行線性分析、非線性分析和 高度非線性分析）、流體動(dòng)力學(xué)分析、電磁場(chǎng)分析、聲場(chǎng)分析、壓電分析以及多物理場(chǎng)的耦合分析，可模擬多種物理介質(zhì)的相互作用，具有靈敏度分析及優(yōu)化分析能力；后處理模塊可將計(jì)算結(jié)果以彩色等值線顯示、梯度顯示、矢量顯示、粒子流跡顯示、立體切片顯示、透明及半透明顯示（可看到結(jié)構(gòu)內(nèi)部）等圖形方式顯示出來(lái)，也可將計(jì)算結(jié)果以圖表、曲線形式顯示或輸出。 應(yīng)用 供的立體問(wèn)題單元對(duì)力學(xué)問(wèn)題進(jìn)行模擬分析是我們的課題中將采用的主要方法。 對(duì)于有限單元法的解法而言，從求解問(wèn)題的性質(zhì)上可以歸結(jié)為三類，即獨(dú)立于時(shí)間的平衡問(wèn)題 （或穩(wěn)態(tài)問(wèn)題）、特征值問(wèn)題、依賴于時(shí)間的瞬態(tài)問(wèn)題。這三類問(wèn)題，從方程自身性質(zhì)考慮，還存在對(duì)應(yīng)的非線性情形，非線性可以是由材料性質(zhì)，變形狀態(tài)和邊界接觸條件引起的，分別成為材料、幾何、邊界非線性。求解非線性有限元問(wèn)題的算法研究主要有以下幾種： （ 1）采用 法或修正 法等將非線性方程轉(zhuǎn)化為一系列線性方程進(jìn)行迭代求解，并結(jié)合加速方法提高迭代收斂的速度。 （ 2）采用預(yù)測(cè) 定加載過(guò)程中材料的應(yīng)力應(yīng)變的演化過(guò)程 。 2 （ 3）采用廣義弧長(zhǎng)法等時(shí)間步長(zhǎng)控制方法和臨界點(diǎn)搜索、識(shí)別方法，對(duì)非線性載荷 （ 4）采用拉格朗日（ 子法、罰函數(shù)法或直接引入法，將接觸面條件引入泛函，求解接觸和碰撞問(wèn)題。 最后應(yīng)指出，由于有限元法解題的規(guī)模越來(lái)越大，為了縮短解題的周期，基于并行計(jì)算機(jī)和并行計(jì)算軟件系統(tǒng)的有限元并行算法，近年來(lái)得到很大發(fā)展。作為優(yōu)化產(chǎn)品研發(fā)流程的仿真技術(shù)及軟件的開(kāi)發(fā)者和革新者， 司 2005年 6 月 2 日發(fā)布 版本。我們的對(duì)切削加工的受力問(wèn)題的研究將在臺(tái)下開(kāi)展。 第二章 介 件 是融結(jié)構(gòu)、流體、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、聲場(chǎng)分析于一體的大型通用 有限元分析軟件 。由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的美國(guó) 發(fā)，它能與多數(shù) 件接口 ，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如 I－ ， 是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的高級(jí) 具之一。 技術(shù)種類 技術(shù)種類有很多，其中包括 有限元法 ( 邊界元法 ( 有限差法 ( 。每一種方法各有其應(yīng)用的領(lǐng)域，而其中有限元法應(yīng)用的領(lǐng)域越來(lái)越廣，現(xiàn)已應(yīng)用于結(jié)構(gòu)力學(xué)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)、流體力學(xué)、電路學(xué)、電磁學(xué)等。 限元 軟件 包是一個(gè)多用途的有限元法計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)程序，可以用來(lái)求解結(jié)構(gòu)、流體、電力、電磁場(chǎng)及碰撞等問(wèn)題。因 3 此它可應(yīng)用于以下工業(yè)領(lǐng)域： 航空航天、汽車工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、橋梁、建筑、電子產(chǎn)品、重型機(jī)械、 微機(jī)電系統(tǒng) 、運(yùn)動(dòng)器械等。 軟件主要包括三個(gè)部分：前處理模塊，分析計(jì)算模塊和后處理模塊。 前處理模塊提供 了一個(gè)強(qiáng)大的實(shí)體建模及 網(wǎng)格 劃分工具，用戶可以方便地構(gòu)造有限元模型； 分析計(jì)算模塊包括結(jié)構(gòu)分析（可進(jìn)行線性分析、非線性分析和高度非線性分析）、流體動(dòng)力學(xué)分析、電磁場(chǎng)分析、聲場(chǎng)分析、壓電分析以及多物理場(chǎng)的耦合分析，可模擬多種物理介質(zhì)的相互作用，具有靈敏度分析及優(yōu)化分析能力； 后處理模塊可將計(jì)算結(jié)果以彩色等值線顯示、梯度顯示、矢量顯示、粒子流跡顯示、立體切片顯示、透明及半 透明顯示（可看到結(jié)構(gòu)內(nèi)部）等圖形方式顯示出來(lái)，也可將計(jì)算結(jié)果以圖表、曲線 形式顯示或輸出。 軟件提供了 100 種以上的單元類型，用來(lái)模擬工程中的各種結(jié)構(gòu)和材料。該軟件有多種不同版本，可以運(yùn)行在從個(gè)人機(jī)到大型機(jī)的多種計(jì)算機(jī)設(shè)備上，如 布 版本 美國(guó) 賓夕法尼亞州 6 月 2 日消息：作為優(yōu)化產(chǎn)品研發(fā)流程的仿真技術(shù)及軟件的開(kāi)發(fā)者和革新者， 司（納斯達(dá)克股票代號(hào)： 天發(fā)布 版本。新版本在性能、易用 4 性、協(xié)同工作及耦合技術(shù)，如流固耦合，等方面有很大提高。 其有很好的兼容性，將于 7 月正式投入市場(chǎng)。 延續(xù)了 貫強(qiáng)大的耦合場(chǎng)技術(shù)， 本為復(fù)雜的流固耦合（ 題提供了更完善的解決 方案。該版本整合了世界一流的應(yīng)力分析和流體分析技術(shù)，形成了一套完整的 決方案。通過(guò)適合于特定場(chǎng)要求的網(wǎng)格劃分，一個(gè)單一的幾何體可以應(yīng)用于兩種場(chǎng)。該版本提供了有效地解決 力學(xué)分析的信息交換功能。目前市場(chǎng)上沒(méi)有任何其他的 件可以提供如此強(qiáng)大的穩(wěn)健性和高度的精確性分析。另外，該版本可以在多個(gè)機(jī)群進(jìn)行并行處理解決超大模型。 “表了最先進(jìn)的 合技術(shù)，較 了顯著的提高 ” ， ， “ 我們一直致力于拓展 真 技術(shù)的廣度和深度，同時(shí)建立各種類型的仿真分析軟件的空前 大連 盟。得益于 合 術(shù)的架構(gòu)，我們創(chuàng)建了建模、仿真、分析、前后處理的一系列無(wú)縫鏈接。 版本整合了世界上最優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)、熱、流體等分析功能。 ” 入了旋轉(zhuǎn)機(jī)械和葉片設(shè)計(jì)工具，豐富了境下的行業(yè)化功能。即 款針 對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉片構(gòu)件的高效的三維設(shè)計(jì)工具；以及 款高質(zhì)量的葉片設(shè)計(jì)六面體網(wǎng)格劃分工具。 5 “ 結(jié)合了 渦輪專用的前后處理 能， ”司副總裁兼總經(jīng)理 ， “ 應(yīng)力分析、計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析或流固耦合分析的模型可以直接建立，通過(guò) 以把模型擴(kuò)展到上下游部件，最終完成整個(gè)模型的分析。 提供此功能上獨(dú)一無(wú)二的環(huán)境，借此空氣動(dòng)力學(xué)工程師可以進(jìn) 行 計(jì)，同時(shí)確認(rèn)結(jié)構(gòu)特征。這將大幅度縮短設(shè)計(jì)流程。 ” 在機(jī)械應(yīng)用領(lǐng)域， 括了 全部的熱瞬態(tài)分析功能。這不僅幫助用戶進(jìn)行非常復(fù)雜的時(shí)域仿真，同時(shí) 可自動(dòng)完成很多建模和求解工作。這樣可以輕松快速地求解設(shè)備在一定運(yùn)行時(shí)間內(nèi)的熱性能。 為了滿足日益增加的對(duì)大型復(fù)雜問(wèn)題及時(shí)有效的分析需求，并行求解器如今可增加了對(duì) 通信技術(shù)的選擇余地。除了支持 支持 對(duì)于以前的架構(gòu)， 本著以低成本硬件設(shè)備提供高性能解決方案的目標(biāo)， 可支持 P 64 位機(jī)的 片集。此項(xiàng)改革解決了許多用戶在 作系統(tǒng) 下運(yùn)行大型模型所面臨的 2存限制。另外，它也使 得 戶不再需要寫(xiě)硬盤(pán)就能完成整個(gè)求解，從而節(jié)約求解時(shí)間。 6 對(duì)于用戶，這將幫助他們更加經(jīng)濟(jì)有效地解決大型模型問(wèn)題，如那些低頻穩(wěn)態(tài)和全瞬態(tài)電磁分析問(wèn)題。 行求解器可以解決高于一億自由度的大型電磁問(wèn)題，在 在高頻電磁領(lǐng)域， 本提供了一個(gè)新的模式端口。此端口大大簡(jiǎn)化了集成電路（ 射頻識(shí)別 (射頻微機(jī)電系統(tǒng) (多種設(shè)備分析傳輸線端口的建模。標(biāo)準(zhǔn)算例顯示，利用此端口建模，可以顯著縮小模型尺寸，在保證精確的頻域計(jì)算結(jié)果前提下， 節(jié)約 30％到 50％的求解時(shí)間和內(nèi)存需求。 新版本增加了旋轉(zhuǎn)機(jī)械的陀螺效應(yīng)，它提高了 渦輪機(jī)械和其他 旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu) 的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)分析的能力。 在耦合場(chǎng)領(lǐng)域，結(jié)構(gòu)－熱－電磁三場(chǎng)耦合分析中增加熱彈阻尼 (一個(gè)在金屬、制陶及 域非常重要的內(nèi)耗裝置。 續(xù) 旋律，提供我們的用戶可供選擇的全自動(dòng)或個(gè)人控制的強(qiáng)大分析軟件。我們?cè)诤?心的網(wǎng)格處理技術(shù)上有十足的增強(qiáng)，在 個(gè) 應(yīng)用程序 間共享網(wǎng)格。另外，雙向參數(shù)互動(dòng)的 口的穩(wěn)健性也得到了提高。過(guò)混合網(wǎng)格剖分新功能和 型細(xì)節(jié)處理功能，提供了完整的一系列網(wǎng)格劃分工具以模擬真實(shí)世界，如汽車引擎罩下的散熱分析和汽車碰撞分析。 “ 出的又一大 步，在每種場(chǎng)都是這樣，也包括各種場(chǎng)在 耦合， ”司副總裁兼總經(jīng)理 ， “ 沒(méi)有其他任何一家 司可以與 7 我們相匹敵，在一個(gè)單一的 ” 通過(guò) 計(jì)工程師可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段對(duì) 3D 括零件和裝配件）進(jìn)行應(yīng)力變形分析、熱及 熱應(yīng)力 耦合分析、振動(dòng)分析和形狀優(yōu)化，同時(shí)可對(duì)不同的工況進(jìn)行對(duì)比分析。 有智能化的非線性求解專家系統(tǒng)，可自動(dòng)設(shè)定求解控制，得到收斂解；用戶不需具備非線性有限元知識(shí)即可完成過(guò)去只有專家才能完成的接觸分析。 用來(lái)求解外載荷引起的位移、應(yīng)力和力。靜力分析很適合求解慣性和阻尼對(duì)結(jié)構(gòu)的影 響并不顯著的問(wèn)題。 序中的靜力分析不僅可以進(jìn)行線性分析，而且也可以進(jìn)行非線性分析，如塑性、蠕變、膨脹、大變形、大應(yīng)變及接觸分析。 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析用來(lái)求解隨時(shí)間變化的載荷對(duì)結(jié)構(gòu)或部件的影響。與靜力分析不同，動(dòng)力分析要考慮隨時(shí)間變化的力載荷以及它對(duì)阻尼和慣性的影響。 進(jìn)行的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析類型包括：瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析、模態(tài)分析、諧波響應(yīng)分析及隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)分析。 8 結(jié)構(gòu)非線性導(dǎo)致結(jié)構(gòu)或部件的響應(yīng)隨外載荷不成比例變化。序可求解靜 態(tài)和瞬態(tài)非線性問(wèn)題，包括材料非線性、幾何非線性和單元非線性三種。 序可以分析大型三維柔體運(yùn)動(dòng)。當(dāng)運(yùn)動(dòng)的積累影響起主要作用時(shí)，可使用這些功能分析復(fù)雜結(jié)構(gòu)在空間中的 運(yùn)動(dòng)特性 ，并確定結(jié)構(gòu)中由此產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變和變形。 程序可處理熱傳遞的三種基本類型：傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射。熱傳遞的三種類型均可進(jìn)行穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)、線性和非線性分析 。熱分析還具有可以模擬材料固化和熔解過(guò)程的相變分析能力以及模擬熱與結(jié)構(gòu)應(yīng)力之間的熱－結(jié)構(gòu)耦合分析能力。 主要用于電磁場(chǎng)問(wèn)題的分析，如電感、電容、磁通量密度、渦流、電場(chǎng)分布、磁力線分布、力、運(yùn)動(dòng)效應(yīng)、電路和能量損失等。還可用于螺線管、調(diào)節(jié)器、發(fā)電機(jī)、變換器、磁體、加速器、電解槽及無(wú)損檢測(cè)裝置等的設(shè)計(jì)和分析領(lǐng)域。 體單元能進(jìn)行流體動(dòng)力學(xué)分析，分析類型可以為瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)。分析結(jié)果可以是每個(gè)節(jié)點(diǎn)的壓力和通過(guò)每個(gè)單元的流率。并且可以利用后處理功能產(chǎn) 生壓力、流率和溫度分布的圖形 9 顯示。另外，還可以使用三維表面效應(yīng)單元和熱－流管單元模擬結(jié)構(gòu)的流體繞流并包括對(duì)流換熱效應(yīng)。 程序的聲學(xué)功能用來(lái)研究在含有流體的介質(zhì)中聲波的傳播，或分析浸在流體中的固體結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性。這些功能可用來(lái)確定音響話筒的頻率響應(yīng)，研究音樂(lè)大廳的聲場(chǎng)強(qiáng)度分布，或預(yù)測(cè)水對(duì)振動(dòng)船體的阻尼效應(yīng)。 用于分析二維或三維結(jié)構(gòu)對(duì) 流）、 流）或任意隨時(shí)間變化的電流或機(jī)械載荷的響應(yīng)。這種分析類型可用于換熱器、振蕩器、諧振器、 麥克風(fēng) 等部件及其它電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)性能分析?？蛇M(jìn)行四種類型的分析：靜態(tài)分析、模態(tài)分析、諧波響應(yīng)分析、瞬態(tài)響應(yīng)分析 軟件主要包括三個(gè)部分：前處理模塊，分析計(jì)算模塊和后處理模塊。 前處理模塊提供了一個(gè)強(qiáng)大的實(shí)體建模及網(wǎng)格劃分工具，用戶可以方便地構(gòu)造有限元模型； 前處理模塊主要有兩部分內(nèi)容：實(shí)體建模和網(wǎng)格劃分。 10 序提供了兩種實(shí)體建模方法：自頂向下與自底向上。自頂向下進(jìn)行實(shí)體建模時(shí)，用戶定義一個(gè)模型的最高級(jí)圖元，如球 、棱柱，稱為基元，程序則自動(dòng)定義相關(guān)的面、線及關(guān)鍵點(diǎn)。用戶利用這些高級(jí)圖元直接構(gòu)造幾何模型，如二維的圓和矩形以及三維的塊 、球、錐和柱。無(wú)論使用自頂向下還是自底向上方法建模，用戶均能使用 布爾 運(yùn)算來(lái)組合數(shù)據(jù)集，從而 “ 雕塑出 ” 一個(gè)實(shí)體模型。 S 程序提供了完整的布爾運(yùn)算，諸如相加、相減、相交、分割、粘結(jié)和重疊。在創(chuàng)建復(fù)雜實(shí)體模型時(shí)，對(duì)線、面、體、基元的布爾操作 能減少相當(dāng)可觀的建模工作量。 伸、旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)、延伸和拷貝實(shí)體模型圖元的功能。附加的功能還包括 圓弧構(gòu)造、切線構(gòu)造、通過(guò)拖拉與旋轉(zhuǎn)生成面和體、線與面的自動(dòng)相交運(yùn)算、自動(dòng)倒角生成、用于網(wǎng)格劃分的硬點(diǎn)的建立、移動(dòng)、拷貝和 刪除。自底向上進(jìn)行實(shí)體建模時(shí)，用戶從最低級(jí)的圖元向上構(gòu)造模 型，即：用戶首先定義關(guān)鍵點(diǎn)，然后依次是相關(guān)的線、面、體。 二 序提供了使用便捷、高質(zhì)量的對(duì) 括四種網(wǎng)格劃分方法：延伸劃分、映像劃分、自由 劃分和自適應(yīng)劃分。延伸網(wǎng)格劃分可將一個(gè)二維網(wǎng)格延伸成一個(gè)三維網(wǎng)格。映像網(wǎng)格劃分允許用戶將幾何模型分解成簡(jiǎn)單的幾部分，然后 選擇合適的單元屬性和網(wǎng)格控制，生成映像網(wǎng)格。序的自由網(wǎng)格劃分器功能是十分強(qiáng)大的，可對(duì)復(fù)雜模型 11 直接劃分，避免了 用戶對(duì)各個(gè)部分分別劃分然后進(jìn)行組裝時(shí)各部分網(wǎng)格不匹配帶來(lái)的麻煩。 自適應(yīng)網(wǎng)格 劃分是在生成了具有邊界條件的實(shí)體模型以后，用戶 指示程序自動(dòng)地生成有限元網(wǎng)格，分析、估計(jì)網(wǎng)格的離散誤差，然后重新定義網(wǎng)格大小，再次分析計(jì)算、估計(jì)網(wǎng)格的離散誤差，直至誤差 低于用戶定義的值或達(dá)到用戶定義的求解次數(shù)。 分析計(jì)算模塊包括結(jié)構(gòu)分析（可進(jìn)行線性分析、非線性分析和高度非線性分析）、流體動(dòng)力學(xué)分析、電磁場(chǎng)分析、聲場(chǎng)分析、壓電分析以及多物理場(chǎng)的耦合分析，可模擬 多種物理介質(zhì)的相互作用，具有靈敏度分析及優(yōu)化分析能力； 后處理模塊可將計(jì)算結(jié)果以彩色等值線顯示、梯度顯示、矢量顯示、粒子流跡顯示、立體切片顯示、透明及半透明顯示（可看到結(jié)構(gòu)內(nèi)部）等圖形方式顯示出來(lái)，也可將計(jì)算結(jié)果以圖表、曲線形式顯示或輸出。 軟件提供了 100 種以上的單元類型，用來(lái)模擬工程中的各種結(jié)構(gòu)和材料。該軟件有多種不同版本，可以運(yùn)行在從個(gè)人機(jī)到大型機(jī)的多種計(jì)算機(jī)設(shè)備上，如 目前最新版本 同級(jí)別的軟件還有 ， ， 有流體計(jì)算模塊， 12 三 在 荷包括邊界條件和外部或內(nèi)部作用力函數(shù)，在不同的分析領(lǐng)域中有不同的表征，但基本上可以分為 6 大類：自由度約束、力（集中載荷）、面載荷、體載荷、慣性載荷以及耦合場(chǎng)載荷。 1、自由度約束（ :將給定的自由度用已知量表示。例如在結(jié)構(gòu)分析中約束是指位移和 對(duì)稱邊界條件，而在熱力學(xué)分析中則指的是溫度和熱通量平行的邊界條件。 2、力（集中載荷）（ 是指施加于模型節(jié)點(diǎn)上的集中載荷或者施加于實(shí)體模型邊界上的載荷。例如結(jié)構(gòu)分析中的力和力矩，熱力分析中的熱流速度，磁場(chǎng)分析中的電流段。 3、面載荷（ :是指施加于某個(gè)面上的分布載荷。例如結(jié)構(gòu)分析中的壓力，熱力學(xué)分析中的對(duì)流和熱通量。 4、體載荷（ :是指體積或場(chǎng)載荷。例如需要考慮的重力，熱力分析中的熱生成速度。 5、慣性載荷（ :是指由物體的慣性而引起的載荷。例如重力加速度、角速度、角加速度引起的慣性力。 6、耦合場(chǎng)載荷（ :是一種特殊的載荷，是考慮到一種分析的結(jié)果，并將該結(jié)果作為另外一個(gè)分析的載荷。例如將磁場(chǎng)分析中計(jì)算得到的磁力作為結(jié)構(gòu)分析中的力載荷。 13 (立于 1970 年，致力于工程仿真軟件 和技術(shù)的研發(fā)，在全球眾多行業(yè)中，被工程師和 設(shè)計(jì)師 廣泛采用。 司重點(diǎn)開(kāi)發(fā)開(kāi)放、靈活的，對(duì)設(shè)計(jì)直接進(jìn)行仿真的解決方案，提供從概念設(shè)計(jì)到最終測(cè)試產(chǎn)品研發(fā)全過(guò)程的統(tǒng)一平臺(tái)，同時(shí)追求快速、高效和和成本意識(shí)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。 訓(xùn)和技術(shù)支持一體化服務(wù)。 司總部位于美國(guó)賓夕法尼亞州的 匹茲堡 ，全球擁有 60 多個(gè)代理。 球有 1700 多名員工，在 40多個(gè)國(guó)家銷售產(chǎn)品。 006年收購(gòu)了在流體仿真領(lǐng)域處于領(lǐng)導(dǎo)地位的美國(guó) 司，于 2008 年收購(gòu)了在電路和電磁仿真領(lǐng)域處于領(lǐng)導(dǎo)地位的美國(guó) 司。通過(guò)整合， 司成為全球最大的仿真軟件公司。目前， 個(gè)產(chǎn)品線包括 結(jié)構(gòu)分析(列， 流體動(dòng)力學(xué) ()系列，電子設(shè)計(jì)（ 列以及 品廣泛應(yīng)用于航空、航天、電子、車輛、船舶、交通、通信、建筑、電子、醫(yī)療、國(guó)防、石油、化工等眾多行業(yè)。 國(guó) 是 上海 ，北京， 成都 和深圳設(shè)有分公司，負(fù)責(zé) 前在中國(guó)， 子設(shè)計(jì)系列產(chǎn)品 (原 由 國(guó)直接負(fù)責(zé)市場(chǎng)、銷售與技術(shù)服務(wù)等。 械和流體仿真設(shè)計(jì)產(chǎn)品以及 14 品由渠道合作伙伴安世亞太科技有限公司（ 責(zé)銷售與技術(shù)支持。 第三章 高壓平蓋封頭結(jié)構(gòu)的有限元分析 立力學(xué)分析模型 圖 3平頭蓋結(jié)構(gòu)的示意圖，承受的內(nèi)壓力為 P=10定封頭該的材料為 35械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可以查得： 彈性模量1E=206松比1?=體的材料為 16《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可以查得： 彈性模量2E=206松比2?=15 圖 3壓平頭蓋結(jié)構(gòu)的示意圖 由于封頭結(jié)構(gòu)具有軸對(duì)稱性，其載荷也具有軸對(duì)稱性。因此他是一個(gè)軸對(duì)稱問(wèn)題。選用 件中的 元來(lái)進(jìn)行分析，通過(guò)簡(jiǎn)化后，封頭結(jié)構(gòu)有限元分析的力學(xué)模型如圖 3 16 圖 3頭結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型 輸入命令流： ！退出當(dāng)前處理器 / ！清除當(dāng)前設(shè)置 / ！進(jìn)入前處理器 , ! 選取單元 ,3,1 !將單元設(shè)置為軸對(duì)稱單元 ,,,,,, ,0 X,1,, ！ 35 17 ,, ！ 35,, ！ 16X,2,, ！ 16驗(yàn)輸入結(jié)果 面找到“ 的“ 項(xiàng)如圖 3示。出現(xiàn)對(duì)話框 3取 命令，彈出對(duì)話框3料參數(shù)選取正確。 圖 3 圖 318 圖 3元及其材料選取結(jié)果 2. 在 面找到 選取 下的命令，彈出 對(duì)話框 3圖 3取對(duì)話框中 下的 命令彈出對(duì)話框 3此可知材料輸入正確。 19 圖 3立幾何模型 由于是軸對(duì)稱問(wèn)題，在有限元分析模型時(shí)，只要建立圖 3了顯示其軸對(duì)稱性，建立的圖形繞軸線旋轉(zhuǎn)即可得到三維結(jié)構(gòu)。 生成圖形的命令流為： 1. *,1000 2. ,580/H,0,800/H， 生成矩形面一如圖 3 20 圖 3形面 3. ,500/H,0,300/H, 生成矩形面二結(jié)果如圖 3 21 圖 3. ,450/H,300/H,650/H, 生成矩形面三結(jié)果如圖 3 22 圖 3. . 1,10,200/H,, 對(duì)內(nèi)部輪廓線進(jìn)行倒角操作結(jié)果如圖 3示： 23 圖 3. ,9 連線結(jié)果如圖 3示： 圖 324 8. ,1 面由線分開(kāi)結(jié)果如圖 3 圖 3. ,7 10. ,,,1 刪除面及下面的線和關(guān)鍵點(diǎn)結(jié)果如圖 3示： 25 圖 31. ,,,1 圖 326 12. ,,,1 圖 33. 相加操作結(jié)果如圖 3 27 圖 3相加 14. ,2,150/H,, 對(duì)外輪廓線進(jìn)行倒角運(yùn)算結(jié)果如圖 3 圖 328 15. ,4 16. ,,,1 生成的封頭剖面結(jié)果如圖 3示： 圖 3分網(wǎng)格 為了保證生成的網(wǎng)格是規(guī)則的并施加不同的材料性能，必須要對(duì)封頭面盡心一些分割 。對(duì)分割后的面采用映射方式生成網(wǎng)格，其操作過(guò)程的命令操作如下： 1. ,7,90,0,. ,9,90,0,. ,5,90,0,29 由點(diǎn)向線作垂線結(jié)果如圖 3示： 圖 3. ,8 5. ,10 6. ,13 面由線分開(kāi)成兩部分結(jié)果如圖 3示： 30 圖 3. ！設(shè)置所有面的默認(rèn)屬性 8. 9. ,, 10. ,,1 ！對(duì)面號(hào) 1的面設(shè)置為第二種材料 11. ,,1,0 12. ！選擇所有的實(shí)體 13. ,,,5,,,,,1 14. 0,,,5,,,,,1 15. 3,,,5,,,,,1 16. 8,,,5,,,,,1 17. ,,,8,,,,,1 18． ,,,4,,,,,1 31 19． 1,,,8,,,,,1 20． ,,,14,,,,,1 圖 31． ,3,4, 22． ,3 23． ,4． ,9 25． 51X 26． ！設(shè)置為映射網(wǎng)格劃分方式 27． 對(duì)所有的面進(jìn)行網(wǎng)格劃分結(jié)果顯示如圖 3 32 圖 3格劃分 28. 加載荷 首先進(jìn)入到 3 施加載荷的命令操作為： 1. / ！進(jìn)入到求解器 2. 8,,施加 Y 方向的約束，結(jié)果顯示如圖 3 33 圖 3加 Y 方向約束 3. 9,,. ,5. ,6. ,7. 1,施加載荷結(jié)果顯示如圖 3示： 34 圖 3加約束 解 求解的命令操作為： 1. . 加求解計(jì)算，求解計(jì)算完成時(shí)出現(xiàn)對(duì)話框如圖 3圖 335 第四章 查看分析結(jié)果 用 行完求解計(jì)算后，我們就可以在后處理器中查看位移（沿坐標(biāo)方向的位移）以及總位移分布圖（包括各應(yīng)力分量、主應(yīng)力和 4． 1 總位移分布 首先我們要進(jìn)入后處理器其操作命令為： 1. /看總位移分布其操作命令為： 2. ,,1 結(jié)果顯示如圖 4 圖 4移分布圖 36 4． 2 查看 X 軸方向的位移分布 查看 X 軸方向的位移分布其操作命令為： 3. ,X,0,1 結(jié)果顯示如圖 4 圖 4X 方向的位移分布 4． 3 查看 4. ,,1 結(jié)果顯示如圖 4 37 圖 4X 方向的應(yīng)力分布圖 龔曙光 例題 538 圖 平蓋封頭結(jié)構(gòu)示意圖 39 /T,1,,3,1 ,,,,,, ,0 X,1,,,,,,X,2,,,1000 ,580/H,0,800/H ,500/H,0,300/H, ,450/H,300/H,650/H, 1,10,200/H,, ,9 ,1 ,7 ,,,1 ,,,1 ,,,1 ,2,150/H,, ,4 ,,,1 ,7,90,0,,9,90,0,,5,90,0,,8 ,10 ,13 ,, ,,1 40 ,,1,0 ,,,5,,,,,1 0,,,5,,,,,1 3,,,5,,,,,1 8,,,5,,,,,1 ,,,8,,,,,1 ,,,4,,,,,1 1,,,8,,,,,1 ,,,14,,,,,1 ,3,4, ,3 ,,9 51X L,18,,9,,,,,1,三章 高壓平蓋封頭結(jié)構(gòu)的分析 41 2 3 42 4 5 43 6 7 44 8 9 45 10 11 46 12 13 47 14 15 48 16 17 49 18 19 50 20 21 51 22 23 52