【正文】 畢業(yè)設計 (論文 )外文資料翻譯 系 部： 機械工程系 專 業(yè)： 機械工程 及 自動化 姓 名： 學 號： 外文出處： Kistler B L, Technical Report[R]. SAND978239,1997. 附 件： ； 。 指 導教師評語： 外文資料內(nèi)容與課題相關(guān)，譯文能正確地表達原文的意文，語言表述基本符合漢語的習慣，語句較通順，層次清晰。 簽名： 年 月 日 注： 請將該封面與附件裝訂成冊。 (用外文寫 ) 附件 1：外文資料翻譯譯文 學習 運 用 Pro / ENGINEER 幾何模型 建立 有限元模型 的 過程 摘 要 建立 Pro/ENGINEER 允許結(jié)構(gòu)一體化 模型的方法 和 生成 熱網(wǎng)格和無需重新幾何圖形計算的分析軟件。 本學習 的目的不是要深入 學習 Pro/ENGINEER 的 力學 或者 生成 網(wǎng)格或者分析軟件，而是首次嘗試對 將產(chǎn)生有益的分析模型的時間比分析師需要創(chuàng)建一個單獨的模型的時間更短的桑迪亞職員提供建議。 該研究評價了 運 用Pro/ENGINEER 建立各種各樣的幾何形狀和對設計師 、 繪圖員 、 分析師提供一般建議。 致 謝 繪圖員 Mark Mickelsen 和 Dennis Fritts 直接支持這項研究； 設計師 Dave Neustel 以及 有限元分析 師 Hal Radloff Mike kanouff 和 Bruce Kistler。 此外，Arlo Ames 的見解和 運 用 Pro/ENGINEER 的 能力 是非常寶貴的 。 引 言 有限元分析系統(tǒng)的執(zhí)行過程或者 組成 部 分 一般分為四個步驟： 1)定義 幾何形狀 ， 2)創(chuàng)建 幾何 形狀 網(wǎng)格， 3)應用網(wǎng)格的性能和邊界及 載荷 條件，和 4)執(zhí)行有限元計算，和 5) 檢驗分析結(jié)果。本研究檢驗前兩步驟之間的關(guān)系，本研究的原因是電子設計（幾何圖形） 定義 的能力在過去十年取得了巨大的增長，像用 Pro / ENGINEER這種電腦軟件一樣 ， [1] 現(xiàn)在能夠經(jīng)常定義實體幾何。 這些電子數(shù)據(jù)庫不但可以 創(chuàng)建傳統(tǒng)的 制造目的 藍圖，而且還可以對計算機制造工藝和有限元分析傳輸電子信息?？赡艿脑? ，這種電子信息的傳輸可以節(jié)省分析師在 1 和 2 兩個步驟的大量時間。 此外，在過去十年中 生成 網(wǎng)格代碼也有著顯著的改善。許多不同的代碼，現(xiàn)在有著在一般表面上自動生成殼網(wǎng)的能力。有些人具有（或接近了）將一般網(wǎng)格狀實體要么自動生成四面體或六面體 單元 的能力。 由于事情正在發(fā)生如此之快的變化以至于分析師和 繪圖員 在如何最好地運用這些新工具上可能沒有經(jīng)驗。這項研究以了解一些用當今的電子工具提高創(chuàng)建有限元模型過程和使用電子設計定義作為輸入的分 析機制。自桑迪亞已選擇的Pro/ENGINEER 作為其設計標準來定義計算機程序， 審 查 Pro/ENGINEER 某些細節(jié)。 為了了解詳情和本研究不同階段的重大意義，我們相信，讀者需要對幾個領域有一個基本的了解。這些領域包括簡短的有限元 分析 過程背景， 生成 網(wǎng)格能力（ 包括目前的問題領域 ）的目前狀況，不同 Pro/ENGINEER 功能的說明和它們?nèi)绾芜\用于有限元分析過程中，和了解這些技術(shù)變革可能怎樣影響 繪圖員 ，分析師，以及制造商在設計工作之間的相互關(guān)系，鼓舞讀者去深入學習這些章節(jié)的介紹。目的是為了了解主要研究這樣做的意義 。 背 景 在過去 對 系統(tǒng)或組件 進行 有限元分析 是有難度的，需要給出一個關(guān)于結(jié)構(gòu)或熱方面效應的正確估算或者預測，為了進行分析， 分析師 需要畫出或者以電子文檔的形式建立幾何模型，并提供相關(guān)的材料屬性和負載條件。 分析師 利用這些信息，并對問題進行必要的假設后建立一個有限元模型。這個模型能夠在一定的時間內(nèi)得出一個近似的求解。因此，分析求解時間的長短是第三個需要考慮的因素。 通常，幾何 圖形 信息 是以圖紙的形式提供給分析師的。 分析師需要 根據(jù)經(jīng)驗對一些 細節(jié)（如螺栓孔，切 斷槽 等） 進行取舍，以便保證分析結(jié)果的近似準確度。然后，分析師 將初始的幾何圖形以相對簡單的形式重建。對幾何圖形的重建和在此基礎上建立有限元模型的過程將耗費分析師 80%的時間和精力。 隨著實體模型設計軟件，如 Pro/ENGINEER，和更加強大的計算機編碼以及用于分析計算用的計算機的推廣，我們可以更加方便地對電子實體模型直接進行分析求解。由于結(jié)構(gòu)上的細節(jié)（如螺栓孔， 切 斷槽等）對計算結(jié)果沒什么影響，設計師仍然愿意舍棄它們，盡管在建立 Pro/ENGINEER 模型可以將它們考慮進去。 也有些情況下，對于分析師使用實體幾何圖形來建模它可能會無效的一些理由。這有兩個例子， 1）薄 結(jié) 構(gòu)，它可以準確地分析，使用三維殼 單元 比當用實體單元 時更能降低計算成本和模型尺寸大小，和 2） 軸對稱結(jié)構(gòu)，可充分分析利用二維軸對稱模型代表 橫 截面。 在這兩種情況下或者重新創(chuàng)建幾何 模型 或者使用 Pro / ENGINEER 的 實體 模型 ，分析師 一定必須 提前知道分析什么樣的類型。這就依賴于當前的 生成 網(wǎng)格和分析技術(shù)了。 例如 ，目前的 生成 網(wǎng)格技術(shù)只允許接受使用四面體 單元 （四環(huán)素）的一般實體幾何圖形的自動 生成 網(wǎng)格，即使六面體 單元 （六環(huán)素）通常用更少的單元提供一個更好的方案。因此，如果 需要六面體單元的話 ，該分析師將不得不修改 Pro / ENGINEER 提供的幾何 模型 ，以適應非自動 生成 網(wǎng)格。此外， 四面體單元 往往有問題，甚至超越他們的最低精度。低價四環(huán)素要素往往表現(xiàn)出剪切閉鎖和過度的剛度，而高階四環(huán)素要素中不能使用明確的分析（動態(tài)分析需要非常小的時間間隔）。因此，分析師必須基于分析類型來 選 擇 生成 網(wǎng)格類型部分。 另一個考慮是模型的尺寸大小。有的 3D 模型可以非常迅速地變的太大以至于無法運行，可能的原因或者是計算時間或者內(nèi)存 容量 大小，這兩者都是目前計算機所限制?！靶　?100x100x100 單元的 3D 網(wǎng)格產(chǎn)生一百萬單元的模型尺寸，而 迄今為止 傳 統(tǒng) 有限元模型已低于十萬單元。因此，謹慎的做法是在有可能的情況下，以 2D為 模型結(jié)構(gòu)，即使 3D 計算方法可能會產(chǎn)生更準確的結(jié)果。這又可能需要修改來自Pro / ENGINEER 提供的實體幾何 模型 。 最后一個考慮是，通常 繪圖員 “創(chuàng)建”一個 Pro / ENGINEER 模型比分析師“創(chuàng)建” 一個分析模型花費更少的時間和精力。因此，