2.2 项目分析

2.2.1 有限元分析的基本流程和思路

有限元软件（包括前/后处理）种类很多，但是有限元一般操作的流程可以归纳为如图2-3所示。

图2-3 CAE分析一般操作流程图

本项目水箱底座的有限元分析，采用NX进行前/后处理，采用NX Nastran作为解算模块，整个高级仿真的基本顺序为前处理、求解、后处理，主要过程如下所示。

1）前处理环节中导入【M0201_底座.prt】三维模型并定义分析类型和解算方案类型，对三维模型进行理想化几何体、定义材料并划分网格、施加载荷、定义约束等操作。

2）对解算方案进行求解。

3）后处理环节中分析该零部件的位移、应力等数据，以确定该零部件是否满足强度、刚度等的设计要求。

另外，【M0201_底座.prt】模型中存在一些圆角，考虑这些细节特征对仿真结果影响不大，为了减少解算时间，允许对其进行模型的简化处理。

2.2.2 底座有限元分析的主要命令

结构线性静力学分析是产品/零件结构分析最为基础的部分，主要用于解算线性和某些非线性（例如缝隙和接触单元）结构问题，用于计算结构或者零部件中由于静态或者稳态载荷而引起的位移、应变、应力和各种作用力，这些载荷可以是外部作用力和压力、稳态惯性力（重力和离心力）、强制（非零）位移、温度（热应变）。

本项目采用的解算方案类型为【SOL 101线性静态-全局约束】，采用【3D四面体】网格进行单元格的划分；由于水箱底座所支撑产品为圆柱类产品，故底座所受载荷类型为轴承载荷。

本项目所用关键命令有：【移除几何特征】，【3D四面体网格】中的【CTETRA（10）】，【3D扫掠网格】，【单元质量】，【约束类型】中的【固定平移约束】，【载荷类型】中的【轴承】，【创建图】等。

提示

1）【SOL101线性静态-全局约束】和【SOL101线性静态-子工况约束】的区别。

● 全局约束：该解算方案类型可以创建具有唯一载荷的子工况，但是每个子工况均使用相同的约束条件（包括接触条件）。

● 子工况约束：该解算方案类型可以创建多个子工况，每个子工况既包含唯一的载荷又包含唯一的约束，设置不同子工况参数并提交结算作业时，解算器将在一次运行中求解每个子工况。

2）轴承载荷：轴承载荷是一种常见的载荷，在实际结构中应用十分广泛，其主要特点包括：一是载荷在径向一般按照正弦或者抛物线规律发生变化；二是在圆柱面上的载荷沿轴向是恒定的；三是对于圆柱面上的轴承载荷，最大载荷点总是位于圆弧中心上指定的矢量和圆形边界的交点；四是轴承载荷的方向总是垂直于圆柱面或者圆形边缘。