【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )外文資料翻譯 系 部： 機(jī)械工程系 專 業(yè)： 機(jī)械工程 及 自動(dòng)化 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 外文出處： Kistler B L, Technical Report[R]. SAND978239,1997. 附 件： ； 。 指 導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)： 外文資料內(nèi)容與課題相關(guān)，譯文能正確地表達(dá)原文的意文，語(yǔ)言表述基本符合漢語(yǔ)的習(xí)慣，語(yǔ)句較通順，層次清晰。 簽名： 年 月 日 注： 請(qǐng)將該封面與附件裝訂成冊(cè)。 (用外文寫 ) 附件 1：外文資料翻譯譯文 學(xué)習(xí) 運(yùn) 用 Pro / ENGINEER 幾何模型 建立 有限元模型 的 過(guò)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(wú)需重新幾何圖形計(jì)算的分析軟件。 本學(xué)習(xí) 的目的不是要深入 學(xué)習(xí) Pro/ENGINEER 的 力學(xué) 或者 生成 網(wǎng)格或者分析軟件，而是首次嘗試對(duì) 將產(chǎn)生有益的分析模型的時(shí)間比分析師需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)單獨(dú)的模型的時(shí)間更短的桑迪亞職員提供建議。 該研究評(píng)價(jià)了 運(yùn) 用Pro/ENGINEER 建立各種各樣的幾何形狀和對(duì)設(shè)計(jì)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(xiàng)研究； 設(shè)計(jì)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(yùn) 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(guò)程或者 組成 部 分 一般分為四個(gè)步驟： 1)定義 幾何形狀 ， 2)創(chuàng)建 幾何 形狀 網(wǎng)格， 3)應(yīng)用網(wǎng)格的性能和邊界及 載荷 條件，和 4)執(zhí)行有限元計(jì)算，和 5) 檢驗(yàn)分析結(jié)果。本研究檢驗(yàn)前兩步驟之間的關(guān)系，本研究的原因是電子設(shè)計(jì)（幾何圖形） 定義 的能力在過(guò)去十年取得了巨大的增長(zhǎng)，像用 Pro / ENGINEER這種電腦軟件一樣 ， [1] 現(xiàn)在能夠經(jīng)常定義實(shí)體幾何。 這些電子數(shù)據(jù)庫(kù)不但可以 創(chuàng)建傳統(tǒng)的 制造目的 藍(lán)圖，而且還可以對(duì)計(jì)算機(jī)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(gè)步驟的大量時(shí)間。 此外，在過(guò)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(dòng)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(shí)體要么自動(dòng)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(yùn)用這些新工具上可能沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)。這項(xiàng)研究以了解一些用當(dāng)今的電子工具提高創(chuàng)建有限元模型過(guò)程和使用電子設(shè)計(jì)定義作為輸入的分 析機(jī)制。自桑迪亞已選擇的Pro/ENGINEER 作為其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)定義計(jì)算機(jī)程序， 審 查 Pro/ENGINEER 某些細(xì)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(duì)幾個(gè)領(lǐng)域有一個(gè)基本的了解。這些領(lǐng)域包括簡(jiǎn)短的有限元 分析 過(guò)程背景， 生成 網(wǎng)格能力（ 包括目前的問(wèn)題領(lǐng)域 ）的目前狀況，不同 Pro/ENGINEER 功能的說(shuō)明和它們?nèi)绾芜\(yùn)用于有限元分析過(guò)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(shè)計(jì)工作之間的相互關(guān)系，鼓舞讀者去深入學(xué)習(xí)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(guò)去 對(duì) 系統(tǒng)或組件 進(jìn)行 有限元分析 是有難度的，需要給出一個(gè)關(guān)于結(jié)構(gòu)或熱方面效應(yīng)的正確估算或者預(yù)測(cè)，為了進(jìn)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(fù)載條件。 分析師 利用這些信息，并對(duì)問(wèn)題進(jìn)行必要的假設(shè)后建立一個(gè)有限元模型。這個(gè)模型能夠在一定的時(shí)間內(nèi)得出一個(gè)近似的求解。因此，分析求解時(shí)間的長(zhǎng)短是第三個(gè)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(yàn)對(duì)一些 細(xì)節(jié)（如螺栓孔，切 斷槽 等） 進(jìn)行取舍，以便保證分析結(jié)果的近似準(zhǔn)確度。然后，分析師 將初始的幾何圖形以相對(duì)簡(jiǎn)單的形式重建。對(duì)幾何圖形的重建和在此基礎(chǔ)上建立有限元模型的過(guò)程將耗費(fèi)分析師 80%的時(shí)間和精力。 隨著實(shí)體模型設(shè)計(jì)軟件，如 Pro/ENGINEER，和更加強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)編碼以及用于分析計(jì)算用的計(jì)算機(jī)的推廣，我們可以更加方便地對(duì)電子實(shí)體模型直接進(jìn)行分析求解。由于結(jié)構(gòu)上的細(xì)節(jié)（如螺栓孔， 切 斷槽等）對(duì)計(jì)算結(jié)果沒(méi)什么影響，設(shè)計(jì)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(jìn)去。 也有些情況下，對(duì)于分析師使用實(shí)體幾何圖形來(lái)建模它可能會(huì)無(wú)效的一些理由。這有兩個(gè)例子， 1）薄 結(jié) 構(gòu)，它可以準(zhǔn)確地分析，使用三維殼 單元 比當(dāng)用實(shí)體單元 時(shí)更能降低計(jì)算成本和模型尺寸大小，和 2） 軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)，可充分分析利用二維軸對(duì)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(shí)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(dāng)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(shí)體幾何圖形的自動(dòng) 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(gè)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(yīng)非自動(dòng) 生成 網(wǎng)格。此外， 四面體單元 往往有問(wèn)題，甚至超越他們的最低精度。低價(jià)四環(huán)素要素往往表現(xiàn)出剪切閉鎖和過(guò)度的剛度，而高階四環(huán)素要素中不能使用明確的分析（動(dòng)態(tài)分析需要非常小的時(shí)間間隔）。因此，分析師必須基于分析類型來(lái) 選 擇 生成 網(wǎng)格類型部分。 另一個(gè)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(wú)法運(yùn)行，可能的原因或者是計(jì)算時(shí)間或者內(nèi)存 容量 大小，這兩者都是目前計(jì)算機(jī)所限制?！靶　?100x100x100 單元的 3D 網(wǎng)格產(chǎn)生一百萬(wàn)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(wàn)單元。因此，謹(jǐn)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(jì)算方法可能會(huì)產(chǎn)生更準(zhǔn)確的結(jié)果。這又可能需要修改來(lái)自Pro / ENGINEER 提供的實(shí)體幾何 模型 。 最后一個(gè)考慮是，通常 繪圖員 “創(chuàng)建”一個(gè) Pro / ENGINEER 模型比分析師“創(chuàng)建” 一個(gè)分析模型花費(fèi)更少的時(shí)間和精力。因此，