CAE（Computer Aided Engineering）,即计算机辅助工程。用计算机对工程和产品的功能、性能、安全可靠性等进行计算、分析、优化设计，对其未来的工作状态和运行行为进行模拟仿真，以及早发现设计缺陷，改进和优化设计方案，证实未来工程/产品的各项性能是否达到设计指标。

法国达索公司出品的CATIA，作为一款功能强大的世界主流设计软件，其中包含有CAE分析模块（Generative Structural Analysis：创成式结构分析），运用它可以高效地对零部件进行静强度的分析，本文将通过一个简单实例介绍CATIA 有限元分析过程，详细步骤如下。

1 创建几何模型

创建下图所示几何模型，并指定零件材料为铝Aluminium(铝)。读者可以在浏览器中输入以下链接或者点击文章下方阅读全文下载几何模型。

http://pan.baidu.com/s/1pLI8wD9

2 进入GPS 模块

在开始菜单里找到Generative Structural Analysis 分析模块，点击进入。

在弹出的对话框中选择STATIC ANALYSIS，然后确定。

3 网格划分（nodes and elements）

CATIA软件的网格划分是自动进行的，只要转到有限元模块，程序就已自动确定划分方案，只有复杂的模型才需要手动对局部网格进行划分。当然，用户可双击模型树中的OCTREE Tetrahedron Mesh.1 : Part1来调整单元划分参数，则弹出下图所示四面体网格密度定义对话框，输入图中所示数值，完成网格参数修正。

4定义约束(Restraints)

样例零件用底座四个螺栓孔安装固定，可以用四个底座孔的完全固定来模拟分析。在工具栏中点击下图所示图标，弹出的CLAMP（夹紧）对话框，选择四个底座孔的内表面，确定完成约束定义。

5 定义载荷(Loads)

点击DistributedForce（均布载荷）命令，施加均布载荷于零件的末端表面。在弹出的下图所示Distributed Force对话框，选择末端表面，则对话框的supports 栏内变为1 Face，定义载荷数字大小为：X 方向-500N，Y 方向-250N，确定完成载荷定义。

6 求解计算（Compute）

完成上述工作后，可着手进行计算。点击compute（计算）图标，系统弹出下图所示计算对话框，确定之后，系统弹出计算所需资源估算对话框，点击YES继续计算，由于单元节点数不多，计算很快完成。

7 结果显示（visualize the results）

CATIA提供了丰富的图形化结果显示功能，用户可方便地调整至所偏好的方式。此入门实例处仅以默认方式查看网格划分情况及应力应变图。

鼠标右键点击左侧模型树中的Nodes and Elements，在弹出的右键菜单中点击MeshVisualization，则在模型树Nodes and Elements 中多出子项Mesh.1，网格划分效果呈现在CATIA窗口中如下图所示（注意：如果看不到网格效果，则应鼠标点击视图工具条中的定制视图参数图标，按照下图中列出的选项调整弹出的定制视图方式对话框内容，确定即可（注：CATIA虽然自动确定网格划分方案，但仍然需要计算之后才能显示网格的划分效果）。鼠标在零件上划过，CATIA将显示相应的单元格数值；另外在的右键菜单中点击Report，可看到网格划分为14238个单元。

点击Displacement图标，可得出位移图形，结果表明在施加的载荷作用下，末端最大位移约为1.04mm。点击Von Mises Stress图标，可得出Von Mises Stress(米塞斯应力)图形，结果表明在临近底座附近的支座内侧承受较大应力，约为铝材屈服值7.45e+007N/m2 的三分之一，应力情况合格。

8 小结

通过一个

简单的示例，可以了解到用CATIA软件进行有限元分析的大致步骤为：建立零件模型、指定材料并导入分析模块；然后完成以下前处理（Preprocessing）任务：保持CATIA自动划分的网格参数或进行适当调整、定义约束、定义载荷；接着就可进行求解计算，计算完成后进行可视化的分析结果数据显示（后处理Post Processing）。然后，根据应力分布和结果数据确定结构上的危险部位，判断零件设计是否能满足工程应用的强度、刚度要求，发现问题后需要调整结构设计方案，然后再次进行分析，如此循环直到满足需求为止。当然，计算过程中还需要注意有限元分析方法的正确性和分析结果的有效性，盲目依赖往往是很危险的。

来源：CAE集中营

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