caacae材料设置等技巧Word文档格式.docx
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在圆柱长方体例子中,我们想把圆柱伸入长方体1英寸。
我们可以使用三维球命令,把圆柱向下移动1英寸(长方体高度的一半),这样圆柱就进入长方体1英寸:
有限元分析不能接受这样的构造,因为长方体和圆柱体有部分重叠。
带隐藏边的线框视图展示了长方体顶部、圆柱进入处的洞无边缘线:
若尝试网格化模型,会得到以下警告:
在本例中,单击Ok后网格生成器会完成网格化。
重叠区域的分配非常模棱两可,因为它同时属于圆柱和长方体。
在本例中,重叠区域被分配给了长方体。
这不是我们想要的结果。
即使这是我们想要的结果,我们不能保证每次网格生成器都会把模棱两可的区域分配给长方体。
我们可以通过复制圆柱,再使用布尔减操作从长方体中减去复制的零件来解决问题。
复制圆柱体
在模型视图中右键单击圆柱或在设计环境中选择复制。
再右键单击选择粘贴。
设计环境中应当有两个零件2(圆柱体):
布尔减运算
选择长方体(零件1)再单击特征工具条修改部分的布尔选项(或通过CAXA菜单的修改>
布尔)。
操作类型选择减,再单击圆柱体(零件2)作为减去的实体:
正确的面板显示为:
单击绿色的对号完成减运算。
设计环境只有一个零件2(圆柱),因为其中一个已用于减操作。
带隐藏边的线框视图展示了长方体顶端洞的边缘:
这次如果我们再次网格化模型,警告将不会显示。
我们可以隐藏圆柱的网格并确认长方体有洞。
4)添加新材料
如果您已创建长方体-圆柱模型,应先保存模型,再单击FEA主工具条上的添加FEA图标:
。
在弹出的选择分析类型对话框中选择静态/稳态分析,单击确定。
这样就在CAXA主窗口右部弹出了FEA树状选项卡。
单击模型标签已去除双问号(在确认单位后),单击默认材料标签来观察默认材料的名称。
默认材料是(逗号分隔值)文件的第一个材料,这个文件在CAXA\...\bin目录下。
用户可编辑这个文件(或Excel文件,如果有Excel)来添加材料。
在“碳钢,AISI1040退火碳钢,..”行前添加材料会使新添加的材料成为默认材料(假定这种退火碳钢就是文件中的第一个材料)。
有限元树图为:
接下来我们想添加一个新的材料(聚合物ABS)并把圆柱分配给这种材料。
此外,我们会把长方体的材料由钢1040改为铜H90。
但是首先,我们要改变零件的名称,用圆柱和长方体来替换零件1和零件2。
改变零件名称并同步
在设计环境中单击零件1,再次单击来编辑文字,输入长方体。
同样的,把零件2改为圆柱体。
这不会改变MultiphysicsFEA树内的名称。
名称会在下次单击同步按钮后改变,但是当前同步按钮未被激活。
若想现在就看到改变,需要让CAXA标记模型已发生改变(这会打开同步键)。
一种方法是右键单击一个零件,选择“隐藏所选”,再单击CAXA取消操作按钮。
这样我们就激活了同步按钮,单击同步完成向FEA选项卡更新模型的信息,包括零件名称的变化。
我的FEA树图为:
FEA树图的零件名会在每次读取CAXA模型时更新。
所以若不使用之前提到的隐藏/取消/同步的方法,下次读取模型后FEA树图的零件名会与设计场景中的零件名一致。
FEA树图中长方体前的2_和圆柱体前的8_是CAXA分别给各零件分配的独特的值。
它们也在边界条件列表中显示,来帮助区别相同名称的不同零件。
注意这些数字不随零件名的改变而改变。
创建新的材料叶
为了为聚合物ABS创建材料叶,单击FEA树图的模型–inch叶来显示模型页(蓝色椭圆),再单击添加新材料键(红色椭圆):
这个方法用默认材料(碳钢1040)创建新的材料叶,并显示新材料的材料页面。
在新的对话框中,使用类别下拉菜单中找到聚合物。
这样就选择了聚合物ABS,名称下拉菜单可用于选择其他聚合物。
继续并单击绿色对号来保存材料改变:
把零件(实体)添加给材料
现在没有材料与新材料相关。
单击添加实体键进入零件添加模式,再从圆柱上单击。
再单击接受键(蓝色椭圆处,原添加实体键处):
单击接受后,接受键下面的零件计数变为1,页面出现绿色的对号和红色的差号,表示这个页面已经改变。
单击绿色对号图标,FEA树图会更新,表明一个零件与与碳钢1040相关,一个零件与聚合物ABS材料相关。
将长方体的材料改为铜H90
单击FEA树图s-碳钢AISI1040退火碳钢叶弹出这种材料的材料叶。
使用类别下拉菜单选择有色金属,使用名称下拉菜单选择铜H90。
再单击绿色对号接受改变。
1)当单击一个材料后,所有与这种材料相关的实体在模型窗口和设计环境都被突出。
可以用这个方法确认实体被分配给了正确的材料。
2)在材料名称前的
(1)表示有一个实体与这种材料相关。
如果没有实体与某种材料相关,向去除这种材料的话,可使用模型页面的移除未用材料键。
3)在材料名称前的材料叶文字有‘s-‘。
表明这种材料的应力物理性被激活。
在材料页面有材料使用的物理性的勾选框。
在多物理性模型中,若材料应力、热、电物理性均被激活,‘s-‘变为‘ste-‘。
5)改变材料性质参数
这部分展示了编辑材料参数和向文件添加用户自己常用材料的方法。
在改变材料参数之前,我们先固定模型的一边并向圆柱的顶端施加外力。
我们把视角调为TFR,接着固定模型左边(约束>
位置和旋转),再向圆柱顶面沿施加大小为100lbs、x方向的外力(载荷-源>
力):
分析完后,我们得到了结果,圆柱顶端的最大位移为0.00127英寸。
编辑材料参数
假设我们使用一种特殊的“软”聚合物,它的多数性质与聚合物ABS相同,但是它的杨氏模量仅为后者的1/10,我们单击
(1)s-聚合物ABS叶,再单击材料对话框顶部的编辑材料命令:
这样弹出材料编辑对话框。
我们把材料名称改为聚合物软ABS,而它的杨氏模量E为29007(移去5)。
材料编辑对话框变为:
注意材料编辑对话框上的一些条目为灰色不可用。
它们对应于这种材料当前不允许的物理性。
单位系统的下拉菜单可改为SI(mks)。
许多表格提供了SI单位的材料性质。
事实上,CAXACAE内部使用SI单位储存材料的参数。
单击绿色对号接受在材料编辑对话框中进行的改变。
注意这种材料的源和类别均变为Edited(已编辑)。
它强调了当前材料与原文件中的材料不一致。
如果我们忘记改变“聚合物ABS”的名称,这里我们依然可知我们用了不同的材料。
树图叶中的材料名称已变为
(1)Es-PolymerABSSoft。
同样这里开始处的‘E’表示这是一种从文件中编辑过的材料。
单击自动求解会使用新材料再次分析模型。
新的最大变形是英寸。
变形变化的主要原因是使用了新的材料,“软聚合物”的变形大约为原更硬聚合物变形量的十倍。
向文件中添加新材料
在本例中,我们将把聚合物软ABS添加到文件中。
打开CAXA的bin文件夹,我们会找到文件和文件。
提示:
如果您桌面上有CAXA的快捷方式,可以右键单击它的快捷方式,在弹出的菜单中选择打开文件位置。
如您正在使用CAXA2015,这应当打开CAXA\2015\bin文件夹。
最好在编辑这些文件前备份一下。
可以复制原文件,并将复制的文件命名为AFEMaterials-,而原文件命名为AFEMaterials–。
如果您有Excel,特别是如果您所在国家使用“;
”作为分隔符而“,”作为十进位符号,那么对于您编辑.xlsx文件会更容易,再此基础上使用“另存为”再把文件类型选为CSV(Commadelimited)(*.csv),即可创建新.csv文件。
如果要使用Unicode字符(如中文),您需要直接编辑.csv文件。
编辑.csv文件
备份好文件后,在bin文件夹中右键单击,选择使用Notepad打开(或其他ascii编辑器)。
文件末尾为以下行:
聚合物,聚合物ABS,+09,,+00,+03,+00,,,+03,,,,,
复制这行并粘贴到下一行(在Notepad,选择要复制的行,按下Ctrl-C,单击该行的末尾按下Enter另起一行后,再按下Ctrl-V,把内容粘贴到新行中)。
我们在ABS前添加“软”,并把+09改为+08。
我们的原行和新行如下:
聚合物,聚合物ABS,+09,,+00,+03,+00,,,+03,,,,,
聚合物,聚合物软ABS,+08,,+00,+03,+00,,,+03,,,,,
然后保存文件。
使用新的文件
我们需要重启CAXA来观察改变,我们退出并再次打开CAXA。
再次打开长方体圆柱体模型,单击聚合物软ABS叶显示与这种材料相关的材料页面。
把材料源下拉菜单改回AFEMaterials,并在以下警告中单击确定:
警告出现是因为之前的(编辑过的)材料信息会被材料库中的材料覆盖。
事实上,用户单击确定后还有一次机会找回这些信息。
如果用户后来单击了红色的差号来取消材料更改(在单击绿色对号接受改变),材料不会有更改而编辑过的聚合物软ABS值会被保存。
现在从类别下拉菜单中选择聚合物,从名称下拉菜单中选择聚合物软ABS。
单击绿色对号FEA选项卡显示为:
单击自动求解键进行模拟求解和最终检查,新的位移应该与之前结果相同(约英寸)。
编辑.xlsx文件(如果有Excel且不使用Unicode)
因为这会改变文件和文件,我们应先备份再编辑。
双击bin文件夹中的,这样会打开Excel进行编辑。
Excel用列显示数据,这样会更加容易编辑材料数据。
例如我们将复制聚合物ABS行再创建新的“聚合物软ABS”行。
在聚合物…聚合物ABS的行序号上右键,从弹出的菜单中选择复制。
在相同的位置再次右键,选择插入复制的单元。
这部分英文Excel显示为:
编辑第72行(实际上71行也可),把名称(第二列)改为聚合物软ABS,并把+9改为+8(若显示00,编辑这行移除一个0即可)。
英文的电子表格显示为:
在把电子表格保存为CSV版本前,单击保存图标(左上部)来用新值更新。
选择左上部菜单的另存为,保存类型下拉菜单选择CSV(Commadelimited)(*.csv)。
具体如下:
单击保存键,再单击确定代替原有文件。
接下来的对话框会询问是否在csv格式中保存工作簿。
当不想保存时请输入否。
这可能引起另存文件对话框再次出现。
用户可取消保存并关闭工作簿。
如果提示再次出现也不需再次保存。
接下来可重复之前的使用新的文件步骤,并在聚合物列表中选择聚合物软ABS。
注意:
如果从中读取了某材料,而这种材料已不在这个文件中,名称下拉菜单会变空白。
如果在这种情况下按照和的步骤把材料改为聚合物软ABS,原来的文件(有聚合物软ABS)会被部分的保存得到的覆盖掉。
当一种材料已经不在当前库、且材料值被存在模拟中时,旧的模拟依然可以使用这种材料进行分析,此时材料名称行为空。
如果您从其他人那里得到了使用不同文件中材料的模型,材料名称行也可为空。
若您想把这种材料添加到中,您可以从有材料参数值的.csv文件中复制这些值,再把他们复制到或文件中。
恢复原来的AFEMaterials文件
如果您把这篇文章当做教程并按照它修改您的系统,您会想删除您AFEMaterials文件中的假聚合物软ABS材料。
现将使用备份文件还原原来的和文件。
如果之前忘记了备份,您可以编辑修改过的文件,并删除添加的聚合物,聚合物软ABS…行。
下次打开CAXA(会再次读取),再重新加载长方体圆柱体模型,在分析树中还有聚合物软ABS。
若单击这个分析叶,材料对话框中名称下拉菜单为空白,因为聚合物软ABS不在当前文件中。
如果您没有阅读这部分之前的注意部分,可现在阅读这部分。
6)如果已分配材料的零件交换所用材料会怎么样
当前模型有一个软聚合物棒固定在硬铜长方体上。
因为FEA很容易回答做出改变后模型会怎么样,这里我们将观察已分配材料的零件交换所用材料会怎么样。
我们继续进行之前的分析,并在分析中做些修改。
右键分析叶,从弹出的菜单中选择复制模拟。
这样我们就在FEA选项卡下面有了Sim2标签,而且Sim2标签已被激活。
为了改变零件的材料,直接单击铜H90叶,单击对话框底部的添加实体,选择圆柱后单击接受,再单击出现的绿色对号。
分析树显示零件与铜H90相关:
单击聚合物软ABS叶,单击长方体后单击接受,再单击绿色对号。
每个材料都有一个跟它们相关的零件。
单击自动求解,结果显示最大位移模量为英寸,它发生在软聚合物构成的长方体上。
7)各向异性材料
各向异性材料的性质在各空间方向不一致。
CAXACAE支持沿三个垂直方向性质不同的材料,又称为正交各向异性材料。
有些材料各方向性质不同,如木头(因为它的纹理)和层状材料(性质沿层方向不同)。
例如我们复制之前的SIM2创建SIM3。
SIM3有软聚合物构成的长方体和硬一些的铜构成的圆柱体。
我们把聚合物改为非线性/各向异性材料,它在X方向比Y向和Z向要软的多。
为创建SIM3首先确保SIM2标签被激活,右键分析叶(顶级叶),从弹出的菜单选择复制模拟。
从弹出的选择分析类型对话框中选择静态/稳态分析的分析类型,单击确定。
设置各向异性材料
单击聚合物软ABS叶,弹出这种材料的材料对话框。
单击非线性/各向异性勾选框(下面蓝色椭圆处),以启用非线性和各向异性材料:
单击编辑材料键打开非线性/各向异性材料编辑器。
忽略未在材料库找到材料的对话框(我们之前在文件中添加了聚合物软ABS材料,然后恢复了原文件,现在材料库中已没有聚合物软ABS材料)。
如果您有CAXACAE的基本版证书,您无法使用非线性/各向异性材料。
您依然可以查看这些对话框,但是会出现一些关于证书的警告。
非线性材料编辑菜单提供了所有参数的非线性乘数的选项,并在左边包含特殊材料模型。
左下部为各向异性材料选项。
单击各向异性应力(下面蓝色椭圆)或各向异性应力键,弹出各向异性/正交材料定义对话框:
各向异性材料定义对话框的起始参数与主对话框的杨氏模量,泊松比和可求的剪切模量一致。
在本例中,我们通过移去小数点,把Eb和Ec增大十倍(见蓝色椭圆)。
毕竟这是虚拟的材料,我们不改变泊松比或剪切模量。
同时为了更好的展示,我们把Ea值改为。
对话框变为:
在离开这个对话框之前,注意在顶部确定a向量和b向量。
本例中Va沿X方向而Vb沿Y方向。
Vc垂直于Va和Vb,所以Vc沿Z向。
这里只使用Vb垂直于Va的分量。
本例中如向b方向向量添加X分量也会被忽略,因为X分量与Va平行。
材料性质参考这里的Va,Vb和Vc坐标系。
现在单击确定关闭各向异性对话框,并保存更改。
注意主页面德尔杨氏模量被改为,与各向异性应力的Va分量一致。
如果我们改变了第一个泊松比,Vab,它们也会显示在非线性材料主对话框中。
如想查看其它值,您需要单击各向异性应力键。
单击确定关闭各向异性对话框,单击绿色对号保存对话框的更改。
注意叶图上的材料名称前多了‘ENL’。
这表示材料已经过编辑,且使用非线性/各向异性的版本。
单击自动求解键解决SIM3和查看结果。
刚度的改变造成的变化很少。
模型多数延展是沿X方向的,因为力也是沿X方向施加的。
如有兴趣,我们可以回到各向异性应力对话框,并把较软的方向改为Y方向。
我们可以通过把Va向量改为(0,1,0),Vb向量改为(0,0,1)。
Vc方向(另一个较硬方向)就成了(1,0,0)。
各向异性应力对话框如下:
单击确定后单击绿色接受对号,可使用自动求解键求解模型。
显示变形(相同比例)结果如下:
这次位移量少了十倍,因为模型在X方向刚度增大了十倍。
8)CAXA文件>
另存为命令(与FEA模型一起)
这与材料不相关,但我们可用另存为把模型按照另一个名称保存,顺便介绍一下这样做的影响。
在更改模拟前最好使用文件>
保存命令。
我们将用原模型进行热分析,并删除一些我们不感兴趣的模拟。
如果我们在使用文件>
另存为前就删除了SIMS,它们会从我们原模型中消失,我们应尽量避免这种操作。
在使用文件>
另存为命令前使用工具条上FEA保存键,
在使用文件>
另存为命令前保存FEA是一个很好的习惯。
我们单击工具条上保存FEA键
实现。
如果忘记保存FEA,会弹出FEA:
保存修改对话框(与改变FEA后未保存而想关闭CAXA弹出的对话框相同)。
但是您会得到一个确定模拟保存好的对话框,以及另外一个确定FEA信息的对话框,用户可以更改文件名并选择跳过复制网格和输出。
因此分开这两个操作是很有必要的。
在作出改变前使用文件>
另存为命令
现在使用CAXA文件>
另存为命令,把模型命名为长方体圆柱热保存。
这次在模拟复制给新名字后,下面的对话框显示复制了模拟的全名,允许我不保存网格和输出文件(下面蓝色箭头):
何时不保存网格,输出或同步
为什么我不想保存网格,输出或同步文件一些模型包含了太多元素,它们的网格和输出文件会太大。
有时上千步的多步或动态分析的这些文件会大于1G。
这时无法把这些文件发送给有CAXA和CAXACAE证书的同事。
有时每个模拟的压缩CAD模型文件(.ics),模拟信息文件(.ASims)和数据文件(.#.AData,其中#为模拟编号,由分析类型首字母代替)只有几兆大。
您的同事可以用这些文件再次得到网格和输出文件(可能要花些时间,但是可以得到)。
所以如果您想发送带FEA模拟的模型给您的同事,可使用文件>
另存为,把文件存到另一个文件夹,在按下Shift键单击确定,这样网格、输出和同步文件不会复制到新文件夹中。
若您这里启用了空文件夹,保存后就可以压缩并发送了。
您的同事可以单击自动求解按钮得到网格和输出。
9)热分析(以及相关值)
我们已保存模拟,并使用文件>
另存为得到了使用不同名称的模型和模拟的备份。
我们将删除模拟,然后建立新的模拟。
在这里,我们将对模型进行热分析,观察它热膨胀的现象。
FEA中有许多与FEA材料相关的性质无法在材料表格中找到。
包括无膨胀的温度和材料的恒产热。
此外,壳元素还与壳的厚度相关。
.
我们将保留第一个模拟,删除其他所有模拟。
首先在最后一个模拟中,右键分析叶,从菜单中选择删除模拟,在单击确定确认删除(删除后无法还原)。
重复这步直到只剩下第一个模拟。
如果您按照这个文章制作模型,您将剩下应力模拟,其中长方体使用铜H90,圆柱使用我们编辑的聚合物软ABS。
我们删除施加在圆柱顶端的外力,这样模型的所有变形都来自热膨胀。
删除原外力
右键外力100lb叶从弹出的菜单中选择删除。
单击确定确定删除(删除后无法恢复)。
模型变为:
下面的步骤可以为模型建立应力和热分析,并为约束面添加固定温度和为前表面添加热。
在分析页面启用热分析
单击分析叶显示分析对话框。
再单击热启用热分析(见下图蓝色椭圆):
为材料启用热物理性
本例中,我们启用所有材料的热物理性。
单击铜H90叶,勾选热物理性勾选框(蓝色箭头):
再单击绿色接受对号保存更改。
单击自动求解后查看结果,我们发现整个零件为0Kelvin(或F)。
位移模量的结果更加有趣:
因为这种材料热膨胀的参考温度是0F(比F高很多,请看之前材料页面的设定相关值键部分Tref=0F),长方体因冷收缩。
对模型使用55倍比例因子夸张变形后为:
为模型施加固定温度约束
为固定模型的左面为0F,单击约束叶,再单击热温度约束:
为选择在当前视角被挡住的左面,我们同时按下Ctrl,Alt和Shift,再从左面上单击。
这样就弹出了可以选择单击处面的菜单。
把指针移到被挡住的平面的选项处单击,这个平面出现绿色边缘:
默认温度是0F,我们不做修改。
固定温度对话框如下:
实体列表中的F1表示所选的是第一个平面,2_Block表示包含上面平面的零件叫做长方体,它在CAXA中的编号为2。
多数情况下,我们仅关注第一个字母,它表示所选实体种类:
F=面,E=边,V=点,“空”表示整个实体被选。
若选错了种类(或条目),可以在实体列表中单击名称名选择确定来把条目从列表中移除。
单击绿色接受对号来接受改变。
单击自动求解再次求解模型。
使用相同的55倍比例系数,变形如下:
圆柱的小变形是因为长方体中更小的变形(1e-8英寸)。
这里变形被模型几何放大。
圆柱材料(聚合物软ABS)未开启热物理性。
事实上,聚合物软ABS的热膨胀系数等于0,所以它不随温度变化而膨胀。
单击结果页面的图解设置后从图解显示对话框做的下拉菜单中选择温度可以观察温度图解。
我们得到了以下结果图解:
长方体的温度是0F,因为我们把温度约束为这个
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