UG的塑料旋钮结构分析
UG的塑料旋钮结构分析[20200123185145]
【摘要】
UG软件是目前国际、国内应用最为广泛的人型CAD/CAM集成化软件之一，其功能强大，内容丰富，涵盖了设计、分析、加工、管理等各个领域。为掌握塑料旋钮的静态性能，本课题采用UG结构分析模块对旋钮进行有限元分析和强度校核。进行分析的工作有三维模型的建立、简单数学模型的建立、静态有限元参数的设置(网格划分、边界条件的加载、材料特性和工作环境的确立)、高级仿真模块的仿真以及分析结果的检验。
本课题的研究不仅让我了解到仅仅知道简单的软件操作方法是远远不够的，只有将计算机技术和工程结合起来，才能真正达到通过现代的技术手段提高工序效益的目的还对我自学能力以及将所学知识应用到世纪钟起到检验的作用。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】塑料旋钮；UG；结构分析；仿真
引言 1
一、建立模型 2
（一）模型概述 2
（二）模型建立方法 2
（三）模型建立方法的选择 2
二、参数设置 3
（一）高级仿真模块介绍 3
（二）前处理参数设置 4
三、仿真 8
（一）创建有限元解算任务 8
四、结构分析后处理 11
（一）编辑图形显示 11
（二）后处理后的图形显示 12
五、结果分析 14
（一）旋钮扭转时的强度校核 15
总结 16
谢辞 17
参考文献 18
引言
Unigraphics(简称UG)软件是当今应用最为广泛的大型CAD/CAE/CAM集成化软件之一，广泛地应用于各行各业，是一种通用程序，可以用它进行所有行业几乎任何类型的有限元分析，如汽车、宇航、铁路、机械和电子等行业。UGNX结构分析模块是UGNX集成的一种简便而强大的有限元建模与分析工具，它提供了设计工程师和分析人员在进行几何模型设计与分析时所需要的一种分析环境，UGNX结构分析模块对于设计工程师和分析人员来说，相对于其他软件可更加直观，快捷地获得结构分析效果；不必离开当前进行结构分析的零件，就可以启动UGNX其它的模块，并且如果几何模型修改，相关的结构数据可自动更新，将重复工作减到最少。为了适应社会上对UG技术人才的需要和社会生产力并提全面的UG软件操作能力，将自己所学到得知识运用于实践中以及对自己自学能力的检验。本课题将运用UG软件对塑料旋钮结构进行分析。
另外本课题也是作为模具专业的学生，在毕业之前对所学知识的运用和总结。本课题来源于生产实践，主要要解决运用UG软件建立实体模型、静态有限元参数的设置、高级仿真模块仿真以及仿真结果发现检验等问题。从而对塑料旋钮的结构有大概的了解。
一、建立模型
（一）模型概述
UG结构分析使用的模型课分为两大类：实体模型和有限元模型。它以数学的方式表达结构的几何形状，即实体模型。该类模型可以在其中填充节点和单元，也可以在模型边界上施加载荷及约束。而有限元模型是由节点和单元组成，专门供有限元分析计算用的一类模型。实体模型并不参与有限元分析，所有施加在实体模型边界上的载荷或约束必须传递到有限元模型上，及节点和单元上进行求解。
（二）模型建立方法
UG结构分析提供了4种创建模型的方法：
1. 直接建模
这种建模方法是在高级仿真显示窗口直接创建节点和单元，模型中没有实体(点、线、面)出现。
2. 实体建模
实体建模是先创建由关键点、线段、面体构成的几何模型，然后利用网格划分工具对其进行网格划分，生成节点和单元，最终建立有限元模型的一种建模方法。
3. 输入在计算机辅助设计系统（CAD）中创建的实体模型
UG程序为不同的软件提供了导入导出接口，利用这些接口，用户可以在CAD系统建立的实体模型以一定的格式导入UG进行分析。
如果从CAD系统导入的实体模型不适合进行网格划分，则需要大量的修补工作。此时需要利用UG提供的拓补和几何修复工具，并经过相应的集合简化才能面子使用要求。
4. 输入在计算机辅助设计系统（CAD）创建的有限元模型
该方法是利用CAD系统在网格划分方面的优势，预先将实体模型划分为有限元模型，然后通过一定的格式导入到UG中。导入到UG中的有限元模型再使用前一般需要检验和修正。
（三）模型建立方法的选择
本课题优先选择实体建模，在UG的建模模块建立实体模型，模型的零件图和建模后的实体如图1-1和图1-2所示。
实体建模的优点：
1. 适合于复杂模型，尤其适合于3D实体建模。
2. 需人工处理的数据量小，效率高。
3. 支持布尔操作（相加、相减、相交等）。
4. 支持优化设计功能。
5. 可以进行自适应网格化分。
6. 可以进行局部网格细化。
7. 便于修正和改
实体建模的缺点：
1. 有时需要大量的处理时间。
2. 对小型、简单的模型有时很繁琐。
3. 在特定的条件下可能会失败（即程序不能生成有限元网格）。
图1-1 零件图
图1-2 实体图
二、参数设置
（一）高级仿真模块介绍
结构分析模块提供一个集成化的有限元建模设计的工具，能够对UGNX的零件和装配进行前或后处理，用于工程学仿真和性能评估。该模块经过专门的开发，便于用户快速地预测和优化仿真工程，以对不同的设计方法作出反应，或者把设计方案作为设计过程中的一个固有部件。通过该模块提供强大的仿真建模工具，包括一整套的建模工具和高级仿真工具，用户可以轻易改变某些特征参数并创建几何形状，快速创建众多结合的仿真模型，以便进行性能评估。
（二）前处理参数设置
1．添加约束类型
在结构分析模型中，设置约束类型用于约束零件在各个方向的平移和旋转自由度。该功能提供了建立、编辑和显示约束工具。约束类型集客用于组织和显示约束方式。一个约束类型集从本质上讲是一组约束方式，客包含一个或多个约束方式。在UGNX设计仿真模块中，单击【设计仿真】工具栏中的【约束类型】按钮 将展开各约束类型按钮。
（1） 固定约束:该约束类型设置所选对象咯自由度为0，即该对象被完全限制。选择该约束后，依次选取约束参照面，即可获得约束定义效果。
（2） 简单支撑约束：选择该约束方式，则所选取的对象只能绕平面的法向轴转动。
（3） 用户定义约束：选择该约束类型，可按照用户要求设置所选对象的移动和旋转自由度。
（4） 对称约束该：该约束方式显示3个自由度，即一个沿面法向移动自由度和俩个旋转自由度，但没有限制在面内转动的自由度。
（5） 销钉约束：选择该约束类型，在圆柱坐标系的旋转方向保留旋转自由度，而其他的所有自由的都将被限制。
本课题添加固定约束。单击【固定约束】按钮，打开【固定约束】对话框，如图2-1所示。此时选取旋钮下表面为固定约束参照面，单击【确定】按钮则该面将显示约束标记，如图2-2所示。
图2-1 固定约束对话框
图2-2 固定约束标记图
2．添加载荷
载荷用来模拟零件在工作状态所承受的外力环境。该功能提供了建立、编辑和显示载荷的工具，支持各种结构分析和热分析载荷。由载荷工况对载荷进行组织和管理。由于真实工作状态零件所承受的外力很多，因此应当仔细分析归纳部件的载荷情况，可适当进行简化，从查找主要受力因素，而省略次要载荷，这样可提高运算效率，又不会导致计算结构偏离实际。在UGＮＸ设计仿真模块中，单击【设计仿真】工具栏中的【载荷类型】按钮 ，将展开各中载荷类型按钮，这些载荷类型都属于拓扑载荷。
【摘要】
UG软件是目前国际、国内应用最为广泛的人型CAD/CAM集成化软件之一，其功能强大，内容丰富，涵盖了设计、分析、加工、管理等各个领域。为掌握塑料旋钮的静态性能，本课题采用UG结构分析模块对旋钮进行有限元分析和强度校核。进行分析的工作有三维模型的建立、简单数学模型的建立、静态有限元参数的设置(网格划分、边界条件的加载、材料特性和工作环境的确立)、高级仿真模块的仿真以及分析结果的检验。
本课题的研究不仅让我了解到仅仅知道简单的软件操作方法是远远不够的，只有将计算机技术和工程结合起来，才能真正达到通过现代的技术手段提高工序效益的目的还对我自学能力以及将所学知识应用到世纪钟起到检验的作用。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】塑料旋钮；UG；结构分析；仿真
引言 1
一、建立模型 2
（一）模型概述 2
（二）模型建立方法 2
（三）模型建立方法的选择 2
二、参数设置 3
（一）高级仿真模块介绍 3
（二）前处理参数设置 4
三、仿真 8
（一）创建有限元解算任务 8
四、结构分析后处理 11
（一）编辑图形显示 11
（二）后处理后的图形显示 12
五、结果分析 14
（一）旋钮扭转时的强度校核 15
总结 16
谢辞 17
参考文献 18
引言
Unigraphics(简称UG)软件是当今应用最为广泛的大型CAD/CAE/CAM集成化软件之一，广泛地应用于各行各业，是一种通用程序，可以用它进行所有行业几乎任何类型的有限元分析，如汽车、宇航、铁路、机械和电子等行业。UGNX结构分析模块是UGNX集成的一种简便而强大的有限元建模与分析工具，它提供了设计工程师和分析人员在进行几何模型设计与分析时所需要的一种分析环境，UGNX结构分析模块对于设计工程师和分析人员来说，相对于其他软件可更加直观，快捷地获得结构分析效果；不必离开当前进行结构分析的零件，就可以启动UGNX其它的模块，并且如果几何模型修改，相关的结构数据可自动更新，将重复工作减到最少。为了适应社会上对UG技术人才的需要和社会生产力并提全面的UG软件操作能力，将自己所学到得知识运用于实践中以及对自己自学能力的检验。本课题将运用UG软件对塑料旋钮结构进行分析。
另外本课题也是作为模具专业的学生，在毕业之前对所学知识的运用和总结。本课题来源于生产实践，主要要解决运用UG软件建立实体模型、静态有限元参数的设置、高级仿真模块仿真以及仿真结果发现检验等问题。从而对塑料旋钮的结构有大概的了解。
一、建立模型
（一）模型概述
UG结构分析使用的模型课分为两大类：实体模型和有限元模型。它以数学的方式表达结构的几何形状，即实体模型。该类模型可以在其中填充节点和单元，也可以在模型边界上施加载荷及约束。而有限元模型是由节点和单元组成，专门供有限元分析计算用的一类模型。实体模型并不参与有限元分析，所有施加在实体模型边界上的载荷或约束必须传递到有限元模型上，及节点和单元上进行求解。
（二）模型建立方法
UG结构分析提供了4种创建模型的方法：
1. 直接建模
这种建模方法是在高级仿真显示窗口直接创建节点和单元，模型中没有实体(点、线、面)出现。
2. 实体建模
实体建模是先创建由关键点、线段、面体构成的几何模型，然后利用网格划分工具对其进行网格划分，生成节点和单元，最终建立有限元模型的一种建模方法。
3. 输入在计算机辅助设计系统（CAD）中创建的实体模型
UG程序为不同的软件提供了导入导出接口，利用这些接口，用户可以在CAD系统建立的实体模型以一定的格式导入UG进行分析。
如果从CAD系统导入的实体模型不适合进行网格划分，则需要大量的修补工作。此时需要利用UG提供的拓补和几何修复工具，并经过相应的集合简化才能面子使用要求。
4. 输入在计算机辅助设计系统（CAD）创建的有限元模型
该方法是利用CAD系统在网格划分方面的优势，预先将实体模型划分为有限元模型，然后通过一定的格式导入到UG中。导入到UG中的有限元模型再使用前一般需要检验和修正。
（三）模型建立方法的选择
本课题优先选择实体建模，在UG的建模模块建立实体模型，模型的零件图和建模后的实体如图1-1和图1-2所示。
实体建模的优点：
1. 适合于复杂模型，尤其适合于3D实体建模。
2. 需人工处理的数据量小，效率高。
3. 支持布尔操作（相加、相减、相交等）。
4. 支持优化设计功能。
5. 可以进行自适应网格化分。
6. 可以进行局部网格细化。
7. 便于修正和改
实体建模的缺点：
1. 有时需要大量的处理时间。
2. 对小型、简单的模型有时很繁琐。
3. 在特定的条件下可能会失败（即程序不能生成有限元网格）。
图1-1 零件图
图1-2 实体图
二、参数设置
（一）高级仿真模块介绍
结构分析模块提供一个集成化的有限元建模设计的工具，能够对UGNX的零件和装配进行前或后处理，用于工程学仿真和性能评估。该模块经过专门的开发，便于用户快速地预测和优化仿真工程，以对不同的设计方法作出反应，或者把设计方案作为设计过程中的一个固有部件。通过该模块提供强大的仿真建模工具，包括一整套的建模工具和高级仿真工具，用户可以轻易改变某些特征参数并创建几何形状，快速创建众多结合的仿真模型，以便进行性能评估。
（二）前处理参数设置
1．添加约束类型
在结构分析模型中，设置约束类型用于约束零件在各个方向的平移和旋转自由度。该功能提供了建立、编辑和显示约束工具。约束类型集客用于组织和显示约束方式。一个约束类型集从本质上讲是一组约束方式，客包含一个或多个约束方式。在UGNX设计仿真模块中，单击【设计仿真】工具栏中的【约束类型】按钮 将展开各约束类型按钮。
（1） 固定约束:该约束类型设置所选对象咯自由度为0，即该对象被完全限制。选择该约束后，依次选取约束参照面，即可获得约束定义效果。
（2） 简单支撑约束：选择该约束方式，则所选取的对象只能绕平面的法向轴转动。
（3） 用户定义约束：选择该约束类型，可按照用户要求设置所选对象的移动和旋转自由度。
（4） 对称约束该：该约束方式显示3个自由度，即一个沿面法向移动自由度和俩个旋转自由度，但没有限制在面内转动的自由度。
（5） 销钉约束：选择该约束类型，在圆柱坐标系的旋转方向保留旋转自由度，而其他的所有自由的都将被限制。
本课题添加固定约束。单击【固定约束】按钮，打开【固定约束】对话框，如图2-1所示。此时选取旋钮下表面为固定约束参照面，单击【确定】按钮则该面将显示约束标记，如图2-2所示。
图2-1 固定约束对话框
图2-2 固定约束标记图
2．添加载荷
载荷用来模拟零件在工作状态所承受的外力环境。该功能提供了建立、编辑和显示载荷的工具，支持各种结构分析和热分析载荷。由载荷工况对载荷进行组织和管理。由于真实工作状态零件所承受的外力很多，因此应当仔细分析归纳部件的载荷情况，可适当进行简化，从查找主要受力因素，而省略次要载荷，这样可提高运算效率，又不会导致计算结构偏离实际。在UGＮＸ设计仿真模块中，单击【设计仿真】工具栏中的【载荷类型】按钮 ，将展开各中载荷类型按钮，这些载荷类型都属于拓扑载荷。
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