UGNX11.0实战：创建装配体FEM模型

时间：2023-11-19 理论教育版权反馈

【摘要】：2）在中，右键单击节点，选择节点。这里创建新的网格文件，默认的文件类型是，需要改为的类型，如图11-6所示，单击按钮。图11-13 反射网格图11-14 网格变换的操作过程2.划分万向节网格1）将设为显示部件，切换到理想模型界面。图11-15 拆分圆柱面4）将设为显示部件，切换到FEM环境，仅显示两个节叉的几何体。此时，该装配FEM中已经有了万向节的网格。2）将设为显示部件，切换到FEM环境。

1.划分十字轴网格

1）打开【M1101_关节总成ZP.prt】模型，进入【前/后处理】环境。

2）在【仿真导航器】中，右键单击【M1101_关节总成_ZP.prt】节点，选择【新建装配FEM】节点。【求解器】下拉列表框中选择【NX Nastran】选项，【分析类型】下拉列表框中选择【结构】选项，单击【确定】按钮，自动创建了扩展名为afm的装配体网格文件。展开【仿真导航器】中的【M1101_关节总成_ZP.prt】结构树，显示出装配体中的三个零件。

3）在【仿真导航器】中，右键单击【M1102万向节.prt】节点，选择【映射新的…】节点，如图11-5所示。如果这个零件之前已经划分了网格，可以选择【映射现有的…】，找到对应的fem文件加载进来。这里创建新的网格文件，默认的文件类型是【装配FEM】（扩展名afm），需要改为【NX Nastran】的【fem】类型，如图11-6所示，单击【确定】按钮。弹出的对话框中，勾选【创建理想化部件】复选框，单击【确定】按钮，保存所有文件。

图11-5 子零件映射新的网格

图11-6 网格文件类型为NX Nastran Fem

4）在【仿真导航器】中，将【M1102_万向节_fem1i.prt】设为显示部件，如图11-7所示。首先，对十字轴划分网格，由于十字轴具有对称性，可以先划出一部分网格，然后通过对称变换得到整个零件的网格。

图11-7 切换显示部件

5）单击【提升】按钮，提升所有几何体，仅显示十字轴。采用【拆分体】命令，将其拆分为图11-8所示的状态（每个几何体设置了不同的颜色以示区别，具体参照素材文件）。拆分时，注意勾选【创建网格配对条件】。

图11-8 拆分十字轴

6）将【M1102_万向节_fem1.fem】设为显示部件，切换到FEM环境。对图11-8中蓝色和红色的部件划分网格，单击【2D网格】按钮，选择蓝色几何体上表面，【类型】下拉列表框中选择【CQUAD4】选项，【网格划分方法】下拉列表框中选择【细分】选项，【单元大小】参数框中输入【1mm】，【仅尝试四边形】下拉列表框中选择【开-零个三角形】选项，不勾选【将网格导出至求解器】复选框，如图11-9所示，单击【确定】按钮。

图11-9 划分2D网格

7）单击【网格控件】按钮，将半圆边上的单元数量设为【20】，如图11-10所示，单击【确定】按钮，然后更新网格。

图11-10 设置边上的单元数量

8）对蓝色几何体划分【3D扫掠网格】，【单元类型】下拉列表框中选择【CHEXA（8）】选项，【单元大小】参数框中输入【2mm】，单击【确定】按钮，如图11-11所示。再次使用【3D扫掠网格】命令划分红色几何体的网格，【单元大小】参数框中输入【3mm】，【网格收集器】下拉列表框中选择【Solid（1）】选项，完成后的网格效果如图11-12所示。后面将对这部分已划分的网格进行多次对称变换，得到整个十字轴的网格。

图11-11 划分3D扫掠网格

图11-12 完成的网格

9）在功能菜单的【节点和单元】选项卡中，展开【单元】功能区的【更多】节点，单击【反射】按钮。【类型】下拉列表框中选择【仅体单元】选项，框选所有3D单元，指定平面为45°斜面，如图11-13所示，单击【确定】按钮，完成第一次对称复制。

10）在仿真导航器的【3D收集器】下，右键单击【Solid（1）】下的【全部检查】节点，选择【重复节点】节点，单击【合并节点】按钮，将对称面上所有的重复节点合并。继续使用【反射】按钮，对称复制网格，分别以ZC平面和YC平面为对称面进行反射。每反射一次，都要合并节点，保证网格的连续性。网格变换的操作过程，如图11-14所示。最后再检查是否存在重复节点，确保所有重复节点都已合并。

图11-13 反射网格

图11-14 网格变换的操作过程

2.划分万向节网格

1）将【M1102_万向节_fem1i.prt】设为显示部件，切换到理想模型界面。隐藏十字轴，显示两个节叉。

2）单击【基准平面】按钮，创建YC-ZC平面上的基准面。

3）单击【分割面】按钮，选择节叉与十字轴配合的4个圆柱面，用刚刚创建的基准面分割这些圆柱面，如图11-15所示。

图11-15 拆分圆柱面

4）将【M1102_万向节_fem1.fem】设为显示部件，切换到FEM环境，仅显示两个节叉的几何体。

5）单击【2D映射】按钮，在刚刚分割的8个半圆面上划分映射网格。【单元大小】参数框中输入【1mm】，不勾选【将网格导出至求解器】复选框，单击【确定】按钮。双击圆周上的菱形图标（边密度），将边上的【单元数】改为【20】，如图11-16所示。保证圆周方向的单元数量和十字轴一致，节点对齐，避免穿透。

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图11-16 圆柱面上划分网格

6）在功能菜单的【主页】选项卡中，展开【网格】功能区的【更多】节点，单击【3D混合网格】按钮。选择两个节叉的实体，【单元类型】下拉列表框中选择【CTETRA（4）】选项，【单元大小】参数框中输入【1.5mm】，【目标收集器】勾选【自动创建】复选框，如图11-17所示，单击【确定】按钮。最终划分的3D混合网格效果如图11-18所示。

图11-17 3D混合网格划分

图11-18 【3D混合网格】的组成

7）在【仿真导航器】中，右键单击【Solid（1）】，选择【编辑】节点，自定义材料，名称改为【40Cr】，输入材料参数：杨氏模量【211000MPa】，泊松比【0.28】，单击【确定】按钮，右键单击【Solid（2）】，编辑实体属性，将材料设为NX材料库中的【Steel-Rolled】。该零件网格划分完成，保存文件。

3.输入轴网格划分

1）将【M1101关节总成ZP_assyfem1.afm】设为显示部件。此时，该装配FEM中已经有了万向节的网格。在【仿真导航器】中，右键单击【M1103输入轴.prt】节点，选择【映射新的…】节点。创建输入轴的fem网格文件，注意文件夹和前面的网格文件一致。

2）将【M1103_输入轴_fem1.fem】设为显示部件，切换到FEM环境。

3）单击【3D混合网格】按钮，【单元大小】参数框中输入【2mm】，单击【确定】按钮。在【仿真导航器】中，右键单击【Solid（1）】节点，选择【编辑】节点，自定义输入轴的材料，名称改为【Steel35】，输入材料的参数：杨氏模量为【212000MPa】，泊松比为【0.29】，单击【确定】按钮。

4.螺栓网格划分

本项目的案例中，在不考虑螺纹的情况下，螺栓螺母可以简化合并为一个几何体；如果螺栓和螺母分开，可以分别划分网格，然后在两者配合的表面上进行【面对面胶合】处理。

1）将【M1101_关节总成_ZPassyfem1.afm】设为显示部件。在【仿真导航器】中，右键单击【M1104螺栓.prt】节点，选择【映射新的…】节点，勾选【创建理想化部件】复选框。

2）将【M1104_螺栓_fem1i.prt】设为显示部件，提升几何体。采用【拆分体】命令将螺栓拆分为图11-19所示的6个几何体，注意勾选【创建网格配对条件】复选框。

3）将【M1104_螺栓_fem1.fem】设为显示部件，划分【3D扫掠网格】，【单元类型】下拉列表框中选择【CHEXA（8）】选项，【单元大小】参数框中输入【2mm】。螺栓网格的效果如图11-20所示。在【仿真导航器】中，右键单击【Solid（1）】下的【编辑】节点，将材料自定义为【Steel35】，单击【确定】按钮，然后保存文件。

图11-19 拆分螺栓

图11-20 螺栓网格

4）将【M1101_关节总成_ZP_assyfem1.afm】设为显示部件。在装配体FEM中，创建1D螺栓连接。由于1D螺栓连接不需要对螺栓划分网格，可以暂时忽略螺栓的网格。

5）在【仿真导航器】中，右键单击【M1104_螺栓.prt】节点，选择【忽略】节点，如图11-21所示。这样就从装配体中移除了上述创建的螺栓网格。

图11-21 忽略螺栓网格

5.创建FEM螺栓连接

1）隐藏所有网格，仅显示几何体。在功能菜单的【主页】选项卡中，展开【连接】功能区的【更多】节点，单击【螺栓连接】按钮。

2）弹出【螺栓连接】对话框，【类型】下拉列表框中选择【带螺母的螺栓】选项，【定义头依据】下拉列表框选择【孔边】选项，选择节叉B上螺栓头部这一侧孔边，【蛛网直径】下拉列表框中选择【孔百分比】选项，【孔百分比】参数框输入【200】（代表螺栓头直径大约是孔的两倍）。【定义螺母依据】下拉列表框选择【孔边】选项，选择节叉B上螺母部这一侧孔边，【蛛网直径】下拉列表框中选择【孔百分比】选项，【孔百分比】参数框输入【200】，如图11-22所示。

图11-22 创建1D螺栓连接

3）生成的1D连接单元如图11-23所示，螺栓采用BAR梁单元，螺栓头和螺母处采用RBE3单元蛛网连接。螺栓的BAR单元，需要设置属性。右键单击【Bar Collector（1）】节点，选择【编辑】，单击【棒性能】后的【编辑】按钮，弹出【PBARL】对话框，单击【前截面】后的【显示截面管理器】按钮，单击【创建截面】按钮，【类型】下拉列表框选择【ROD】选项，【DIM1】参数框输入【4mm】（代表螺栓半径4mm），单击【确定】按钮，返回到物理属性表截面，材料选择【Steel35】（引用输入轴的35钢材料），如图11-24所示，单击【确定】按钮。