CADCAE技術(shù)應(yīng)用-何玲-課件

何玲貴州大學(xué)現(xiàn)代制造技術(shù)教育部重點實驗室CAD/CAE技術(shù)應(yīng)用目錄1

CAD/CAE技術(shù)2Solidworks設(shè)計與實例3

ADAMS/VIEW建模與實例4ABAQUS建模與實例第一章CAD/CAE技術(shù)1.1CAD/CAE概述1.2CAD技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展1.3CAE技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展1.4CAD/CAE技術(shù)的設(shè)計過程1.1CAD/CAE概述CAE技術(shù)上世紀(jì)50-60年代，CAD準(zhǔn)備和醞釀時期。70年代，Applicon公司推出CAD商業(yè)化系統(tǒng)。80年代，CAD技術(shù)大面積應(yīng)用。90年代，圖形接口功能日趨標(biāo)準(zhǔn)化。

計算機加視窗操作系統(tǒng)與工作站加操作系統(tǒng)在因特網(wǎng)的環(huán)境下構(gòu)成CAD系統(tǒng)的主流工作平臺，同時網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展使得CAD/CAE集成化體系終于擺脫了空間的約束，適應(yīng)了現(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)布局及生產(chǎn)管理的要求。CAD體系結(jié)構(gòu)大體可分為基礎(chǔ)層、支撐層和應(yīng)用層三個層次?；A(chǔ)層由計算機及外圍設(shè)備和系統(tǒng)軟件組成。隨著網(wǎng)絡(luò)的廣泛使用，異地協(xié)同虛擬CAD環(huán)境將是CAD支撐層的主要發(fā)展趨勢。應(yīng)用層針對不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求，有各自的CAD專用軟件來支援相應(yīng)的CAD工作。CAE技術(shù)上世紀(jì)50年代中期，研究開始。70年代，CAE軟件出現(xiàn)。80年代中期，軟件成熟。

近年是CAE軟件的商品化發(fā)展階段，其理論和算法日趨成熟，已成為航空、航天、機械、土木結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域工程和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析中必不可少的數(shù)值計算工具，同時也是分析連續(xù)過程各類問題的一種重要手段。

對工程和產(chǎn)品進(jìn)行如下的性能分析、預(yù)報及運行行為模擬∶（1）靜力和擬靜力的線性與非線性分析（2）線性與非線性動力分析（3)聲場與波的傳播計算

1.2CAD技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展CAD系統(tǒng)包括硬件和軟件兩部分。硬件系統(tǒng)由圖形輸入設(shè)備、圖形輸出設(shè)備、工程工作站、主要特點機等構(gòu)成。計算機技術(shù)高速發(fā)展，硬件系統(tǒng)完全可以滿足技術(shù)發(fā)展需求。軟件系統(tǒng)由CAD軟件和相關(guān)輔助模型構(gòu)成。分為數(shù)據(jù)管理軟件、應(yīng)用軟件、交互圖形顯示軟件。CAD技術(shù)在機械產(chǎn)品設(shè)計過程中的應(yīng)用體現(xiàn)在零部件與裝配圖的實體生成、模具CAD集成制造、CAD技術(shù)多維繪圖應(yīng)用、CAE機械軟件的應(yīng)用等方面。CAD技術(shù)在機械產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用體現(xiàn)在實體生成方面。本文重點介紹機械產(chǎn)品實體建模內(nèi)容。

目前，常見的CAD軟件有Solidworks、NX、Pro-E、AutoCAD、CATIA等1.3CAE技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展CAE技術(shù)涉及多領(lǐng)域多學(xué)科技術(shù)，關(guān)鍵技術(shù)有算機圖形技術(shù)、三維實體造型、數(shù)據(jù)交換技術(shù)、工程數(shù)據(jù)管理技術(shù)、管理信息技術(shù)。計算機圖形技術(shù)是CAE系統(tǒng)的基礎(chǔ)和主要組成部分。CAE系統(tǒng)中的各個子系統(tǒng)，個個功能模塊都是系統(tǒng)有機的組成部分。CAE各系統(tǒng)之間為了信息交換及資源共享需建立CAE系統(tǒng)軟件均應(yīng)遵守的數(shù)據(jù)交換規(guī)范。CAE系統(tǒng)中生成的幾何與拓?fù)鋽?shù)據(jù)，工程機械，工具的性能、數(shù)量、狀態(tài)，原材料的性能、數(shù)量、存放地點和價格，工藝數(shù)據(jù)和施工規(guī)范等數(shù)據(jù)必須通過計算機存儲、讀取、處理和傳送。數(shù)據(jù)的有效組織和管理是建造CAE系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，是CAE系統(tǒng)集成的核心。采用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）對所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理是最好的技術(shù)手段。建立一個由人和計算機等組成的能進(jìn)行信息收集、傳輸、加工、保存、維護(hù)和使用的管理信息系統(tǒng)，有效地利用信息控制企業(yè)活動是CAE系統(tǒng)具有戰(zhàn)略意義、事關(guān)全局的一環(huán)。CAE軟件在國內(nèi)主要應(yīng)用于汽車、電子、航空航天、土木工程、石油等行業(yè)，軟件的類型主要包括通用前后處理軟件、通用求解軟件和行業(yè)專用軟件。通常的求解軟件包括：MSC、ABAQUS、ADINA、ALGOR、ANSYS、SciFEA、Cosmos等。1.4CAD/CAE技術(shù)設(shè)計過程1.概念設(shè)計階段市場調(diào)研。對產(chǎn)品進(jìn)行了解，提出產(chǎn)品的具體設(shè)計參數(shù)。

技術(shù)設(shè)計，包括各種方案的計算機效果模擬和分析仿真論證。

評估、準(zhǔn)備相關(guān)生產(chǎn)設(shè)施。這一階段主要進(jìn)行較為詳細(xì)的、帶有一定目標(biāo)性的預(yù)演，企業(yè)可以利用一些大型通用非線性CAE軟件來幫助制定方案。⒉詳細(xì)設(shè)計階段

在概念設(shè)計完成以后，緊接著就是詳細(xì)設(shè)計。繪制零部件圖，確定彼此間的裝配關(guān)系，評估產(chǎn)品的性能（結(jié)構(gòu)強度、剛度、動力特性和生產(chǎn)性等）。

需要操作簡單、使用方便的CAD/CAE軟件，以便用最少的時間完成評估工作。在該階段的尾期，也可以用一些非線性求解器做進(jìn)一步的驗證。⒊樣機制造階段

根據(jù)詳細(xì)設(shè)計提供的模型或數(shù)據(jù)完成試驗樣機的加工制造。該階段是生產(chǎn)階段，可以用一些專業(yè)軟件，如鑄造分析軟件、板料成形軟件來指導(dǎo)生產(chǎn)。⒋產(chǎn)品測試評估階段

這一階段主要是利用各種測試和評估手段對產(chǎn)品成本、產(chǎn)品性能、產(chǎn)品質(zhì)量和加工特性做出全面真實的評價，從而為設(shè)計更改和產(chǎn)品的生產(chǎn)提供可靠依據(jù)。在該階段，主要使用一些非線性分析功能強的軟件。在此階段還可以使用一些機械動力學(xué)仿真軟件、疲勞分析軟件，來最終評估整裝后的產(chǎn)品性能。第二章Solidworks設(shè)計與實例2.1Solidworks概述2.2Solidworks操作2.3Solidworks實例2.1Solidworks概述

SolidWorks軟件是世界上第一個基于Windows開發(fā)的三維造型設(shè)計CAD系統(tǒng)軟件。它的基本設(shè)計思路是：實體造型—虛擬裝配—二維圖紙。SolidWorks能夠提供不同的設(shè)計方案、減少設(shè)計過程中的錯誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。Solidworks功能介紹1）

Solidworks基于Windows操作系統(tǒng)。2）3D實體建模。3）大型裝配體設(shè)計4）鈑金設(shè)計5）焊件6）塑料與鑄造零件設(shè)計7）模具設(shè)計8）CAD導(dǎo)入導(dǎo)出9）電氣電纜纜束和導(dǎo)管設(shè)計10）管道和管筒設(shè)計

Solidworks模塊1）TolAnalyst

該模塊是一種公差分析工具，用于研究公差和裝配體方法對一個裝配體的兩個特征間的尺寸向上層疊所產(chǎn)生的影響。每次研究的結(jié)果為一個最小與最大公差層疊、一個最小與最大和方根(RSS)公差層疊、及基值特征和公差的列表。2）ScanTo3D

使用SolidWorks軟件的ScanTo3D功能，您可以從任何掃描器打開掃描數(shù)據(jù)（網(wǎng)格或點云文件）或從數(shù)學(xué)軟件中打開曲線數(shù)據(jù)，準(zhǔn)備數(shù)據(jù)，然后將之轉(zhuǎn)換成曲面或?qū)嶓w模型。3）Motion

可使用運動分析精確模擬并分析裝配體的運動，同時合成運動算例單元的效果。運動分析算例將運動算例單元在運動計算中與配合結(jié)合。運動約束、材料屬性、質(zhì)量及零部件接觸包括在SolidWorksMotion運動學(xué)解算器計算中。4）SimulationSimulation提供了單一屏幕解決方案來進(jìn)行應(yīng)力分析、頻率分析、扭曲分析、熱分析和優(yōu)化分析。憑借著快速解算器的強有力支持，能夠使用個人計算機快速解決大型問題。5）CirtuitWorksCircuitWorks只可為SolidWorksPremium用戶所用，但CircuitWorksLite可讓所有SolidWorks用戶輸入IDF2.0和3.0文件以創(chuàng)建SolidWorks零件模型。6）RoutingRouting生成一特殊類型的子裝配體，以在零部件之間創(chuàng)建管道、管筒、或其它材料的路徑。7）WorkgroupPDMWorkgroupPDM應(yīng)用程序為項目數(shù)據(jù)管理軟件，在SolidWorks環(huán)境內(nèi)部運行或作為獨自應(yīng)用程序在SolidWorksExplorer中運行。WorkgroupPDM以檢出、檢入、修訂控制及其它管理任務(wù)的步驟來控制項目。SolidWorksExplorer是一個文件管理工具，可幫助您進(jìn)行諸如重新命名、替換和復(fù)制SolidWorks文件之類的工作。您可顯示文檔的參考，使用各種準(zhǔn)則搜索文檔，并列舉文檔的所有使用之處。8）TaskSchedulerTaskScheduler設(shè)置將來執(zhí)行的任務(wù)，將文檔轉(zhuǎn)換到最新的SolidWorks版本并分解文檔。要排定大多數(shù)其它任務(wù)，必須具有SolidWorksProfessional、SolidWorksPremium或SolidWorksOffice許可。9）DesignCheckerDesignChecker對標(biāo)注尺寸的標(biāo)準(zhǔn)、字體、材料和草圖等設(shè)計要素進(jìn)行驗證，以確保SolidWorks文件滿足預(yù)定義的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。10）UtilitiesUtilities可詳細(xì)檢查實體模型的幾何體，并與其它模型作比較。11）FeatureWorksFeatureWorks識別SolidWorks零件文件中輸入實體的特征。識別的特征與您使用SolidWorks軟件生成的特征相同。12）ToolboxToolbox包括標(biāo)準(zhǔn)零件庫，包含所支持標(biāo)準(zhǔn)的主零件文件和有關(guān)扣件大小及配置信息的數(shù)據(jù)庫。Toolbox支持的國際標(biāo)準(zhǔn)包括ANSI、AS、BSI、CISC、DIN、GB、ISO、IS、JIS和KS。13）PhotoView360PhotoWorks應(yīng)用程序生成SolidWorks模型具有特殊品質(zhì)的逼真圖象，提供了許多專業(yè)渲染效果。14）eDrawingsProfessional

在eDrawings中，可觀看和動畫模型及工程圖，并創(chuàng)建便利發(fā)送給他人的文檔。15）SimulationXpressSimulationXpress為用戶提供初步應(yīng)力分析工具。16）DriveWorksXpressDriveWorksXpress實現(xiàn)自動化設(shè)計過程，捕捉和重新使用設(shè)計知識，合并設(shè)計規(guī)則，自動化重復(fù)性任務(wù)，使設(shè)計工程師從重復(fù)性任務(wù)中解脫出來，根據(jù)生成的規(guī)則，快速、輕松地生成實體。17）DFMXpress

DFMXpress是一種用于核準(zhǔn)SolidWorks零件可制造性的分析工具，識別可能導(dǎo)致加工問題或增加生產(chǎn)成本的設(shè)計區(qū)域。18）3DContentCentral3DContentCentral用于訪問零部件供應(yīng)商和個人提供的所有主要CAD格式的3D模型。Solidworks界面SolidWorks用戶界面包括菜單欄、工具欄、管理器窗口、圖形區(qū)域、任務(wù)窗口以及狀態(tài)欄等。1.菜單欄

菜單欄顯示在界面的最上方，其中最關(guān)鍵的功能集中在[插入]與[工具]菜單中。2.工具欄SolidWorks工具欄包括標(biāo)準(zhǔn)主工具欄和自定義工具欄兩部分。其中[前導(dǎo)視圖工具]工具欄以固定工具欄的形式顯示在繪圖區(qū)域的左上方。1）自定義工具欄的啟用方法是選擇菜單欄中的[視圖]-[工具欄]命令，或者在[視圖]工具欄中單擊鼠標(biāo)右鍵，將顯示[工具欄]菜單項。2）CommandManager（命令管理器）是一個上下文相關(guān)工具欄，它可以根據(jù)要使用的工具欄進(jìn)行動態(tài)更新，默認(rèn)情況下，它根據(jù)文檔類型嵌入相應(yīng)的工具欄。CommandManager下面有6個不同的選項卡:[特征]、[草圖]、[直接編輯]、[評估]、[DimXpert]、[Solidworks插件]和[SolidworksMBD]。[特征]、[草圖]選項卡提供[特征]、[草圖]的有關(guān)命令。[直接編輯]選項卡可對三維模型進(jìn)行快速修改。[評估]選項卡提供檢查、分析等命令或在[插件]選擇框中選擇的有關(guān)插件。[DimXpert]選項卡提供有關(guān)尺寸、公差等方面的命令。[Solidworks插件]將Motion、Routing、Simulation等模塊作為插件放在此供設(shè)計人員使用。[SolidworksMBD]基于模型的定義無需工程圖便能創(chuàng)建模型，提供集成的SOLIDWORKS軟件制造解決方案。3.狀態(tài)欄狀態(tài)欄位于圖形區(qū)域底部右側(cè)，提供關(guān)于當(dāng)前正在窗口中編輯的內(nèi)容的狀態(tài)，以及指針位置坐標(biāo)、草圖狀態(tài)等信息內(nèi)容。4.管理區(qū)域文件窗口的左側(cè)為SolidWorks文件的管理區(qū)域，也稱為左側(cè)區(qū)域。[管理區(qū)域]包括特征管理器設(shè)計樹、屬性管理器(PropertyManager),配置管理器(ConfigurationManager)，標(biāo)注專家管理器(DimXpertManager)和外觀管理器(DisplayManager)。5.確認(rèn)角落確認(rèn)角落位于視圖窗口的右上角，如圖所示。利用確認(rèn)角落可以接受或取消相應(yīng)的草圖繪制和特征操作。進(jìn)行草圖繪制時，可以單擊確認(rèn)角落里的[退出草圖]圖標(biāo)來結(jié)束并接受草圖繪制，也可以單擊[刪除草圖]圖標(biāo)來放棄草圖的更改。進(jìn)行特征造型時，可以單擊確認(rèn)角落里的[退出草圖]結(jié)束并接受特征造型。6.任務(wù)窗格圖形區(qū)域右側(cè)的任務(wù)窗格是與管理SolidWorks文件有關(guān)的一個工作窗口，任務(wù)窗格帶有SolidWorks資源、設(shè)計庫和文件探索器等標(biāo)簽。通過任務(wù)窗格，用戶可以查找和使用SolidWorks文件。2.2Solidworks操作1．檢查系統(tǒng)設(shè)置在打開或新建文件之前，需要進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置的檢查。一般：標(biāo)注尺寸時輸入尺寸值。工程圖：設(shè)置局部視圖的比例等。顯示默認(rèn)邊界：設(shè)置工程圖默認(rèn)的視圖及切邊的顯示方法。區(qū)域剖面線：定義默認(rèn)的剖面線的類型。顏色：按自己的習(xí)慣定義工作方式的顏色。草圖：在繪制草圖時，需要設(shè)置的項目。默認(rèn)模板：定義模型、圖紙、裝配的默認(rèn)模板文件。文件位置：定義默認(rèn)的特征調(diào)色板、零件調(diào)色板、圖紙格式文件等的位置。選項框增量值：定義選項框增量值。視圖旋轉(zhuǎn)：定義使用方向鍵和鼠標(biāo)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的角度增量。備份：定義備份文件的位置以及版本數(shù)量。2.新建零件文檔為了生成一個新的零件圖，單擊工具條上的[新建]按扭，或雙擊零件圖標(biāo)，出現(xiàn)一個新的零件圖窗口。3.新建草圖第一步：打開一個草圖繪制界面。第二步：繪制草圖。

4．標(biāo)注尺寸給草圖繪制的矩形標(biāo)注尺寸。Solidworks不要求在生成特征時必須標(biāo)注尺寸。除通過智能尺寸對幾何尺寸進(jìn)行編輯和定義外，還可以用[工具欄]中的方程式定義尺寸和幾何關(guān)系。5.建立拉伸特征任何零件的第一個特征都叫做基礎(chǔ)特征（thebasefeature）。通過拉伸草圖繪制的矩形來生成長方體的高度。6.添加另外的凸臺特征如果需要在零件上生成其它的特征（比如突出特征或切削特征），則可在基體表面或平面上建立新的草圖進(jìn)行繪制。注：在SolidWorks中，每次在一個表面或平面上繪制，則生成基于一個草圖繪制的特征。7.縮放、移動、旋轉(zhuǎn)工具

Solidworks的縮放、移動、旋轉(zhuǎn)工具。

8.設(shè)置工具模式（SettingToolModes）

大部分Solidworks工具是模式化的（modal)。當(dāng)選取一種工具時，這種工具就始終處于激活狀態(tài)，直到選擇另一種工具為止。9.零件的顯示模式可按不同模式顯示零件，可通過點擊

完成。在顯示工具條的模式按扭上單擊以線架圖，隱藏線變灰，消除隱藏線或上色的方式顯示零件。也可以通過選擇視圖，顯示改變顯示的模式。

10.使用視圖顯示工具視圖顯示箱（Orientationbox）決定了零件或裝配的顯示方位。單擊

按扭，或者直接按下空格鍵，視圖顯示箱顯示出來。符合標(biāo)準(zhǔn)視圖的默認(rèn)平面有以下幾種形式：●平面1--前平面(Front)

●平面2--上平面(Top)

●平面3--右平面(Right)11.多視圖顯示點擊

，在跳出窗口下方可供多視圖顯示選擇，根據(jù)需要可將窗口分為二視圖、四視圖等。2.3實例例2-1階梯軸1.繪制軸向截面。選擇前視圖創(chuàng)建草圖，建立點劃線作為對稱軸。按零件的外部形狀將輪廓畫出，得到下圖所示的草圖。2.定義尺寸參數(shù)。根據(jù)上述尺寸在草圖1上利用[智能尺寸]將相關(guān)參數(shù)定義。3.旋轉(zhuǎn)生成三維實體。依次點擊左上角的[特征]-[旋轉(zhuǎn)]，在左側(cè)[旋轉(zhuǎn)]選項中選擇旋轉(zhuǎn)軸為草圖1中的對稱軸，得到下圖的階梯軸。4.建立鍵槽。點擊[插入]-[參考幾何體]-[基準(zhǔn)面]，在上視圖方向建立與其相距12mm的基準(zhǔn)面1。在基準(zhǔn)面1上創(chuàng)建草圖2，在其上畫出鍵槽的形狀，并標(biāo)尺寸。依次點擊左上角的[特征]-[拉伸切除]，在左側(cè)[拉伸切除]選項中選擇切除方向指向零件上方的外部。5.建立銷孔。選擇上視圖建立草圖3，在其上畫銷孔。依次點擊左上角的[特征]-[拉伸切除]，在左側(cè)[拉伸切除]選項中選擇切除方向為上下兩個方向，為一個通孔。例2-2復(fù)雜零件1.創(chuàng)建泵體三維模型Solidworks軟件建模的特點是基于特征的建模，即特征是創(chuàng)建模型的基礎(chǔ)，復(fù)雜的三維模型是按照一定的順序創(chuàng)建多個特征來創(chuàng)建的。創(chuàng)建的泵體三維模型需要17個特征，按照一定順序創(chuàng)建特征最終生成支座模型的步驟。

2.創(chuàng)建第一個特征—拉伸特征1）選擇草繪平面進(jìn)入草繪環(huán)境2）繪制草圖畫矩形框。在界面上方命令管理器中，單擊“矩形”命令旁下拉圖標(biāo)，選擇“中心矩形”命令圖標(biāo)，點擊坐標(biāo)系原點確認(rèn)矩形中心，沿斜方向移動鼠標(biāo)，在合適位置處點擊鼠標(biāo)左鍵確認(rèn)矩形，即創(chuàng)建以坐標(biāo)系原點為中心的矩形。點擊鼠標(biāo)右鍵，選擇“選擇”命令（或點擊鍵盤“Esc”鍵），結(jié)束矩形繪制。尺寸標(biāo)注。選擇“智能尺寸”命令圖標(biāo)，在草圖中點擊舉行框的長邊，在光標(biāo)處出現(xiàn)長邊的尺寸，向下移動鼠標(biāo)到合適位置并點擊鼠標(biāo)左鍵確認(rèn)尺寸放置位置，在出現(xiàn)的“修改”對話框中輸入數(shù)值“150”，選擇“”或回車，創(chuàng)建線性尺寸標(biāo)注。3）創(chuàng)建拉伸特征界面上方命令管理器中，選擇特征命令標(biāo)簽下“拉伸凸臺/基體”命令，選擇繪制的截面輪廓，系統(tǒng)將所選截面自動拉伸，默認(rèn)深度為“10mm”，并在截面左側(cè)管理器中顯示“凸臺-拉伸”對話框，修改深度值為“15”，其他采用默認(rèn)值，選擇退出。3.創(chuàng)建底座切除部分1）進(jìn)入草圖環(huán)境首先，按住鼠標(biāo)中鍵（滾輪）旋轉(zhuǎn)模型，使模型底面（坐標(biāo)系原點所在的面）朝前，便于選取底面。

2）繪制草圖參照前面講解的繪圖方法，使用“中心矩形”命令，繪制通過坐標(biāo)系原點的矩形。3）創(chuàng)建拉伸切除特征選擇命令管理器中“拉伸切除”命令

，選擇新繪制的截面輪廓，系統(tǒng)將所選截面自動拉伸切除，修改深度值為“3”，選擇“”退出，即創(chuàng)建拉伸切除特征。4.創(chuàng)建底座Φ18圓柱凸臺1）進(jìn)入草圖環(huán)境選擇底座拉伸切除表面的未切除部分為草繪平面，在快捷命令選項板中選擇“草圖繪制”命令圖標(biāo)

，進(jìn)入草圖繪制環(huán)境。2）繪制草圖

3）創(chuàng)建拉伸特征5.創(chuàng)建Φ12通孔1）進(jìn)入草圖環(huán)境2）繪制草圖

3）創(chuàng)建拉伸切除特征6.創(chuàng)建鏡像特征7.創(chuàng)建基準(zhǔn)平面8.創(chuàng)建Φ132圓柱體1）繪制草圖2）創(chuàng)建拉伸特征9.創(chuàng)建Φ120圓柱1）繪制草圖2）創(chuàng)建拉伸特征10.創(chuàng)建Φ132圓柱體與底座連接處的連接板拉伸1）進(jìn)入草圖環(huán)境2）繪制草圖

3）創(chuàng)建拉伸特征11.創(chuàng)建Φ120圓柱體與底座連接處的連接拉伸12.創(chuàng)建圓錐凸臺1）進(jìn)入草圖環(huán)境2）繪制草圖3）創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)特征

13.創(chuàng)建創(chuàng)建Φ32圓柱體凸臺1）繪制草圖2）創(chuàng)建拉伸特征

14.創(chuàng)建螺紋孔特征15.創(chuàng)建Φ100圓柱體切除特征1）繪制草圖2）創(chuàng)建拉伸切除特征16.創(chuàng)建螺紋孔特征17.創(chuàng)建M5螺紋孔18.創(chuàng)建Φ14孔19.創(chuàng)建R5圓角20.繪制工程圖1）創(chuàng)建新工程圖文件2）繪制A3圖框及標(biāo)題欄3）設(shè)置出詳圖選項與尺寸選項4）創(chuàng)建主視圖和左視圖5）創(chuàng)建軸測圖6）創(chuàng)建剖視圖7）創(chuàng)建局部剖視圖8）尺寸標(biāo)注9）刪除尺寸10）移動尺寸11）編輯尺寸12）建立圖層13）添加注釋文本14）整理尺寸及調(diào)整中心線長度例2-3裝配體1.建立零件體。2.建立裝配體文件。3.導(dǎo)入零件。4.裝配零件。

習(xí)題：1.根據(jù)下圖畫出相應(yīng)幾何體。定義材料為普通碳鋼，所有孔均為通孔，試求零件的重心坐標(biāo)、體積和質(zhì)量。第三章ADAMS/VIEW建模與實例3.1ADAMS概述3.2ADAMS操作3.3ADAMS實例3.1ADAMS概述ADAMS/View是一個強大的建模和仿真環(huán)境，它可以建模、仿真并優(yōu)化機械系統(tǒng)模型。建模和仿真的步驟大體上可以分為下面幾步：（1）建模(Build)：創(chuàng)建零件、約束零件、定義作用在零件上的力；（2）測試模型(Test)：測試特征、進(jìn)行仿真、察看動畫、察看結(jié)果曲線；（3）驗證模型(Validate)：輸入測試數(shù)據(jù)、在繪制的曲線圖上添加測試數(shù)據(jù)；（4）模型優(yōu)化(Refine)：添加摩擦、定義柔性體、施加作用力函數(shù)、定義控制；（5）迭代(Iterate)：增加參變量、定義設(shè)計變量；（6）優(yōu)化分析(Optimize)：進(jìn)行設(shè)計敏感性研究、完成試驗設(shè)計、進(jìn)行優(yōu)化研究；（7）宏操作(Automate)：創(chuàng)建用戶菜單、創(chuàng)建用戶對話框、以宏的形式記錄并重新進(jìn)行模型操作。ADAMS建模1.模型元素類型復(fù)雜機械系統(tǒng)模型主要由部件、約束、力（驅(qū)動）、力元等要素組成。(1）部件：也稱作構(gòu)件。

(2)約束（驅(qū)動）：將不同的部件聯(lián)接在一起的模型元素。(3)力：力有單分量力和多分量力，還包括力偶。(4)力元：包括彈簧、梁、襯套等。2.創(chuàng)建部件

通過在創(chuàng)建的機械系統(tǒng)中建立運動部件的物理屬性來創(chuàng)建。部件分為剛性部件和柔性體部件。剛體——ADAMS/View提供幾何構(gòu)造工具和固體模型以便于創(chuàng)建剛體。也可以通過增加特性和進(jìn)行布爾運算合并物體來優(yōu)化幾何形狀。柔性體——使用ADAMS/View,通過創(chuàng)建間斷的柔性連接件和輸出載荷用來使用有限元工具。也可以通過使用ADAMS/Flex來導(dǎo)入復(fù)雜的柔性體工具。在ADAMS/View中導(dǎo)入用三維造型軟件建立的模型。ADAMS/Exchange用來導(dǎo)入CAD幾何信息以實際地觀察模型的行為。ADAMS/Exchange可從其他使用標(biāo)準(zhǔn)格式如IGES，STEP，DXF/DWGHE，Parasolid的CAD軟件中導(dǎo)入幾何圖形。3.添加約束和驅(qū)動Idealizedjoints：如旋轉(zhuǎn)副(hinge鉸鏈)或移動副(slidingdovetail滑動榫頭)；Jointprimitives：在相對運動上設(shè)置約束,如一個物體總是相對于另一個物體的平行移動約束；Motionsgenerators：驅(qū)動模型以時間為函數(shù)運行一段距離,具有一定速度或加速度；Associativeconstraints：定義約束之間的運動,如配合或齒輪；Two-dimentionalcurveconstrains：定義點或者曲線怎樣沿另一條曲線運動。4.增加力來控制零件運動Flexibleconnectors：如彈性阻尼器和襯套；Specialforces：如空氣動力學(xué)作用力,提供經(jīng)常遇見的預(yù)定義作用力；Appliedforces：允許寫入自己的方程式來代表力之間的關(guān)系。為了寫好寫方程式,它提供了一個功能函數(shù)編輯器,它能引導(dǎo)寫出方程式,并能在將其添加到模型之前估計其函數(shù)值；Contacts：指出當(dāng)模型運動中,物體之間在接觸時所起的響應(yīng)。ADAMS模型1.定義輸出結(jié)果（Measure）

通過ADAMS，可以得到想要了解的信息，如部件上某個點的位移、速度、加速度、所受的力等等，或者是施加在彈簧上的力或物體之間的距離或角度。這些信息的獲得是通過定義測量來得到的。當(dāng)進(jìn)行模型仿真的時候，ADAMS自動按加載在模型上的信息進(jìn)行計算。計算的結(jié)果保存在測量中，用戶可以實時觀測到測量結(jié)果。2.仿真

在創(chuàng)建模型之后或在創(chuàng)建模型的任何時刻,都可以進(jìn)行仿真以驗證模型。在仿真時，ADAMS/View給模型提供了MSC公司的分析引擎ADAMS/Solver，它能夠解決模型的運動方程問題。ADAMS/Solver進(jìn)行仿真時，ADAMS/View演示模型的運動動畫并顯示測量對象的曲線圖。ADAMS/View提供了許多不同種類的仿真,包括動態(tài)仿真(計算模型的動態(tài)運動)、靜平衡仿真等等，甚至能用ADAMS/View組裝模型。3.查看仿真結(jié)果

在仿真完成之后,可重新進(jìn)行仿真的動畫演示,在任何時刻暫停,或改變鏡頭角度。另外,也可以在ADAMS/PostProcessor中以曲線圖的形式顯示仿真結(jié)果。ADAMS/PostProcessor可對所有指定的測量尺度繪制曲線,也可將仿真中ADAMS/View自動生成的結(jié)果以曲線的形式繪制出來。ADAMS/PostProcessor可對繪制的曲線進(jìn)行放大操作，查看曲線上數(shù)據(jù)的統(tǒng)計結(jié)果如曲線的斜率或曲線的最大和最小值。4.驗證仿真結(jié)果

通過從機械系統(tǒng)的物理測試中導(dǎo)入數(shù)據(jù)結(jié)果，并將其與ADAMS/View中仿真的結(jié)果進(jìn)行比較，以驗證模型的正確性。也可將測試數(shù)據(jù)以曲線圖的形式在ADAMS/View中繪制以便更直觀的比較。5.優(yōu)化模型在進(jìn)行完最初的仿真以確定模型的最基本運動之后，可通過在其上增加復(fù)雜度來優(yōu)化模型，如增加物體之間的摩擦，定義線性控制系統(tǒng)或通用狀態(tài)平衡方程。也可通過將剛體改為柔性體或鉸鏈改為柔性連接件來增加模型的真實性。3.2ADAMS操作啟動1.啟動ADAMS/View啟動ADAMS/View：1）在命令提示符后，輸入命令以啟動ADAMS工具欄，并按回車鍵。MDI提供的標(biāo)準(zhǔn)命令是adamsx，其中x是版本號，如adams12，就代表ADAMS12，然后出現(xiàn)ADAMS工具條；2）單擊ADAMS/View工具。在Windows中啟動ADAMS/View。3）在“Start”菜單中,指向程序“Programs”，指向“ADAMS12.0”，指向“Aview”，然后選中“ADAMS-View”；4）啟動ADAMS/View后,出現(xiàn)ADAMS/View主窗口。如果是定制用戶窗口，則出現(xiàn)的窗口會是不同的。2.創(chuàng)建新的建模任務(wù)

當(dāng)啟動ADAMS/View時，ADAMS/View顯示一個歡迎對話框，有四個選項：創(chuàng)建一個新的模型、打開已存在的數(shù)據(jù)庫（模型）、從文件導(dǎo)入、退出。當(dāng)使“NewDatabase”命令以創(chuàng)建新的模型數(shù)據(jù)庫以保存模型時,ADAMS/View也顯示歡迎對話框。3.保存模型數(shù)據(jù)庫

通過使用“SaveDatebase”命令以ADAMS/View二進(jìn)制文件保存當(dāng)前模型數(shù)據(jù)庫。4.撤銷和重復(fù)操作撤銷大部分ADAMS/View命令。ADAMS/View可記住最多10個操作。如果進(jìn)行了誤操作,可通過選擇“Undo”來撤銷刪除。5.取消操作取消在ADAMS/View中做的任何操作，如退出對話框或繪圖操作,停止動畫或仿真。6.退出ADAMS/View1）在“File”菜單中，選擇“Exit”。2）如果沒有保存工作，ADAMS/View將詢問是否保存工作。定義建模環(huán)境1.定義坐標(biāo)系統(tǒng)2.坐標(biāo)系統(tǒng)類型3.設(shè)置缺省坐標(biāo)系4.設(shè)置測量單位5.定義重力6.設(shè)置工作目錄7.局部坐標(biāo)系8.零件自由度3.3

ADAMS實例例3-1自由落體運動

模擬球體的自由落體運動。球體從250mm高處落下與鋼板發(fā)生接觸。球體的直徑為40mm，鋼板為100mm×100mm，厚度為10mm，球體和鋼板的材料為鋼。1.創(chuàng)建文件。打開Adams，建立一個新文件。選擇單位為：mm，kg，s，deg，重力方向為Y軸負(fù)半軸。2.建立幾何模型。3.建立模型屬性和約束關(guān)系。4.仿真計算。5.數(shù)據(jù)分析和處理。例3-2平面四桿機構(gòu)以曲柄搖桿為例進(jìn)行仿真計算模擬。機架桿長200mm，曲柄長60mm，連桿長120mm，搖桿長150mm。桿的厚度為5mm。曲柄為主動件，轉(zhuǎn)速每分鐘10轉(zhuǎn)。各桿材料取為鋼材。1.建立幾何模型。2.零件屬性、約束關(guān)系、計算。3.后處理。習(xí)題：1.建立線性彈簧振子模型并進(jìn)行計算。設(shè)置彈簧剛度分別為：5N/mm，10N/mm，15N/mm，20N/mm，25N/mm。振子直徑10mm，材料為普通碳鋼。第四章ABAQUS建模與實例4.1ABAQUS概述4.2ABAQUS操作4.3ABAQUS實例CAE（ComputerAidedEngineering）技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)改造和高新技術(shù)發(fā)展中具有重要的地位和作用。CAE的任務(wù)，就是將力學(xué)和計算數(shù)學(xué)的研究的最新成果與計算機相結(jié)合，在研究先進(jìn)算法的同時發(fā)展計算力學(xué)軟件，以解答過去難以處理的或者根本無法處理的問題。計算力學(xué)中的有限元軟件和有限元方法同時誕生，并且隨著有限元方法和計算技術(shù)的發(fā)展而得到不斷的發(fā)展。從20世紀(jì)70年代開始，國內(nèi)外CAE軟件迅速發(fā)展，有限元分析技術(shù)在眾多的工程領(lǐng)域中得到成功應(yīng)用。CAE軟件已成為當(dāng)今幾乎所有工業(yè)部門（如機械、土木、航空、航天等）工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中必不可少的計算工具。ABAQUS是一套功能強大的工程模擬的有限元軟件，其解決問題的范圍從相對簡單的線性分析到具有較高難度的非線性問題。ABAQUS包括一個豐富的、可模擬任意幾何形狀的單元庫。并擁有各種類型的材料模型庫，可以模擬典型工程材料的性能，其中包括金屬、橡膠、高分子材料、復(fù)合材料、鋼筋混凝土、可壓縮超彈性泡沫材料以及土壤和巖石等地質(zhì)材料，作為通用的模擬工具，ABAQUS除了能解決大量結(jié)構(gòu)（應(yīng)力/位移）問題，還可以模擬其他工程領(lǐng)域的許多問題，例如熱傳導(dǎo)、質(zhì)量擴散、熱電耦合分析、聲學(xué)分析、巖土力學(xué)分析（流體滲透/應(yīng)力耦合分析）及壓電介質(zhì)分析。4.1ABAQUS概述ABAQUS是一個完整的分析進(jìn)行建模、管理、監(jiān)控，同時以可以對分析結(jié)果進(jìn)行可視化后處理的環(huán)境。提供完善的建模和分析解決方案。完整全面的CAD系統(tǒng)以及其它建模工具。高效率處理大模型。ABAQUS的設(shè)計越來越多的考慮到應(yīng)用大模型。包含交互環(huán)境。ABAQUS基礎(chǔ)有限元基本思想：將連續(xù)的結(jié)構(gòu)離散成有限個單元，并在每一個單元中設(shè)定有限個節(jié)點，將連續(xù)體看作是只在節(jié)點處相連的一組單元的集合體；同時選定場函數(shù)的節(jié)點值作為基本未知量，并在每一單元中假設(shè)一近似插值函數(shù)，以表示單元中場函數(shù)的分布規(guī)律；進(jìn)而利用力學(xué)中的某些變分原理去建立用以求解未知量的有限元方程組，從而將一個連續(xù)域中的無限自由度問題轉(zhuǎn)化為離散中的有限自由度問題。前處理。在前處理階段需定義物理問題的模型并生成一個ABAQUS輸入文件。模擬計算。用ABAQUS的Standard求解模型定義的數(shù)值問題。應(yīng)力分析算例的輸出包括位移和應(yīng)力，它們存儲在二進(jìn)制文件中以便進(jìn)行后處理。后處理。完成模擬計算后得到位移、應(yīng)力或其它基本變量，就可對計算結(jié)果進(jìn)行分析評估，即后處理。ABAQUS模塊1）幾何形狀有限單元和節(jié)點定義了ABAQUS要模擬的物理結(jié)構(gòu)的基本幾何形狀。每一個單元都代表了結(jié)構(gòu)的離散部分，許多單元依次相連就組成了結(jié)構(gòu)，單元之間通過公共節(jié)點彼此相互連結(jié)，模型的幾何形狀由節(jié)點坐標(biāo)和節(jié)點所屬單元的聯(lián)結(jié)所確定。模型中所有的單元和節(jié)點的集成稱為網(wǎng)格。通常，網(wǎng)格只是實際結(jié)構(gòu)幾何形狀的近似表達(dá)。2）單元特性ABAQUS擁有廣泛的單元選擇范圍，其中許多單元的幾何形狀不能完全由它們的節(jié)點坐標(biāo)來定義。例如，復(fù)合材料殼的疊層或工字型截面梁的尺度劃分就不能通過單元節(jié)點來定義。這些附加的幾何數(shù)據(jù)由單元的物理特性定義，且對于定義模型整體的幾何形狀是非常必要的。3）材料數(shù)據(jù)對于所有單元必須確定其材料特性，然而高質(zhì)量的材料數(shù)據(jù)是很難得到的，尤其是對于一些復(fù)雜的材料模型。ABAQUS計算結(jié)果的有效性受材料數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確程度和范圍的限制。4）加載和邊界條件加載使結(jié)構(gòu)變形和產(chǎn)生應(yīng)力。大部分加載的形式包括：·點載荷·表面載荷·體力，如重力·熱載荷邊界條件是約束模型的某一部分保持固定不變（零位移）或移動規(guī)定量的位稱（非零位移）。5）分析類型大多數(shù)模擬問題的類型是靜態(tài)分析，即在外載作用下獲得結(jié)構(gòu)的長期響應(yīng)。在有些情況下，可能令人感興趣的是加載結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)。例如，在結(jié)構(gòu)部件上突然加載的影響，像沖擊載荷的發(fā)生，或在地震時建筑物的響應(yīng)。ABAQUS界面ABAQUS/CAE可提供簡明，一致的界面來生成計算模型，可交互式地提交和監(jiān)控ABAQUS作業(yè)，并可評估計算結(jié)果。ABAQUS/CAE分為若干個功能模塊，每一個功能模塊定義了建模過程中的一個邏輯方面。一旦建模完成，ABAQUS/CAE會生成一個輸入文件，用戶可把它提交給ABAQUS/Standard或ABAQUS/Explicit求解器。求解器讀入輸入文件進(jìn)行分析計算，同時發(fā)送信息給ABAQUS/CAE以便對作業(yè)的進(jìn)程進(jìn)行監(jiān)控，并產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)。最后，用戶可使用可視化模塊閱讀輸出數(shù)據(jù)，觀察分析結(jié)果。用戶與ABAQUS/CAE交互時，會產(chǎn)生一個命令執(zhí)行文件，它用命令方式記錄了操作的全過程。1.啟動點擊AbaqusCAE圖標(biāo)，首先出現(xiàn)下圖。如軟件環(huán)境等無誤，則正常進(jìn)入右圖開始對話框。這里有三種物理場模型計算模式：靜態(tài)/顯式場模型、流體場模型和電磁場模型。靜態(tài)/顯式場模型一般用于固體結(jié)構(gòu)運動計算，流體場模型用于流體模型的計算，電磁場模型用于電場、磁場或電磁耦合計算。不同的計算模式代表不同的計算方法，選擇正確的計算模式建立模型。對話框中另有四個選擇項：·CreatemodelDatabase，開始一個新的分析?！penDatabase，打開一個以前存貯過的模型或者輸出數(shù)據(jù)庫文件?！unScript，運行一個ABAQUS/CAE命令文件。·StartTutorial從在線文件啟動輔導(dǎo)教程。

這里以靜態(tài)/顯式場模型為例進(jìn)行介紹。點擊[WithStandard/ExplicitModal]，打開主界面。Titlebar（標(biāo)題條）Menubar（菜單條）Toolbar（工具條）Toolbar提供了一種快速操作途徑來調(diào)用菜單中常用命令。Contextbar（過渡條）Toolboxarea（工具區(qū)）Canvasanddrawingarea（拆分條區(qū)）Viewport（圖形窗口）Messagearea（信息區(qū)）2.Part(部件)