模具CAE.doc

模具CAE运算机关心工程分析(ComputerAidedEngineering)技巧在成形加工和模具行业中的应用，即模具CAE。模具CAE是广义模具CAD/CAM中的一个重要内容。CAE所涉及的内容专门丰富：1）对工件的可加工机能作出早期的确信，预先发明成形中可能产生的质量缺点，并仿照各类工艺筹划，以削减模具调试次数和时刻，缩短模具开创时刻；2）对模具进行强度刚度校核，择优拔取模具材料，推测模具的破坏方法和模具的寿命，进步模具的靠得住性，降低模具成本；3）经由过程仿真进行优化设计，以获得最佳的工艺筹划和工艺参数，加强工艺的稳固性、降低材料消费、进步临盆效力和产品的质量；4）查找工件质量缺点或问题产生的缘故，以寻求合理的解决筹划。成形过程数值仿照是模具CAE中的差不多，今朝所采取的数值仿照方法重要有两种：有限元法和有限差分法；一样在空间上采取有限元方法，而当涉及到时刻时，则应用有限差分法。以下扼要介绍有关数值仿照的全然内容和方法。1.有限元分析概述关于一样的工程受力问题，欲望经由过程均衡微分方程、变形调和方程、几何方程和本构方程联立求解而获得全部问题的精确解是十分困难的，一样几乎是弗成能的。跟着20世纪五六十年代运算机技巧的显现和成长、以及工程实践中对数值分析要求的日益增长，并成长起来了有限元的分析方法。有限元法自1960年由Clough初次提出后，获得了灵敏的成长；因此起首只是应用于构造的应力分析，但专门快就广泛应用于求解热传导、电磁场、流体力学、成形工艺等连续问题。1.1、有限元法的全然概念关于连续体的受力问题，既然作为一个整体获得精确求解十分困难；因此，作为近似求解，能够假想地将全部求解区域离散化，分化成为必定外形有限数量的小区域（即单位），彼此之间只在必定命量的指定点（即节点）处互相连接，构成一个单位的集合体以替代本来的连续体，如图7-1曲折凹模的受力分析所示；只要先求得各节点的位移，即能依照响应的数值方法近似求得区域内的其他各场量的分布；这确实是有限元法的全然思惟。从物理的角度明白得，立即一个连续的凹模截面瓜分成图7-1所示的有限数量的小三角形单位，而单位之间只在节点处以搭钮相连接，由单位组合成的构造近似代替本来的连续构造。假如能合理地求得各单位的力学特点，也就能够求出组合构造的力学特点。因此，该构造在必定的束缚前提下，在给定的载荷感化下，各节点的位移即能够求得，进而求出单位内的其他物理场量。这确实是有限元方法直不雅的物理的说明。从数学角度明白得，是将图7-1所示的求解区域剖分成专门多三角形子区域，子域内的位移能够由响应各节点的待定位移合理插值来表示。依照原问题的操纵方程（如最小势能道理）和束缚前提，能够求解出各节点的待定位移，进而求得其他场量。推广到其他连续域问题，节点未知量也可因此压力、温度、速度等物理量。这确实是有限元方法的数学说明。从有限元法的说明可得，有限元法的本质确实是将一个无穷的连续体，幻想化为有限个单位的组合体，使复杂问题简化为合适于数值解法的构造型问题；且在必定的前提下，问题简化后求得的近似解能够或许趋近于真实解。因为对全部连续体进行离散，分化成为小的单位；是以，有限元法可有用于随便率性复杂的几何构造，也便于处理不合的界线前提；在知足前提下，假如单位越小、节点越多，有限元数值解的精度就越高。但跟着单位的细分，需处理的数据量专门宏大年夜，采取手工方法难以完成，必须借助运算机；运算机具有大年夜储备量和高运算速度等优势，同时由单位运算到集合成整体区域的有限元分析，都专门合适于运算机的法度榜样设计，可由运算机主动完成；是以，跟着运算机技巧的成长，有限元分析才得以灵敏的成长。1.2有限元法分析的全然过程有限元法分析的全然过程，概念清晰，道理易于明白得；但实际分析过程，包含大年夜量的数值运算，人工难以实现，平日只能依附运算机软件进行。有限元软件并不直截了当表现以上的过程，一样只是依照响应的功能分为前处理、分析运算和后处理三大年夜部分。前处理模块的重要功能是构建分析对象的几何模型、定义属性以及进行构造的离散划分单位；分析运算模块则对单位进行分析与集成，并最终求解获得各未知场量；后处理则将运算成果以各类情势输出，以便于明白得构造的状况，对构造进行数值分析。1.3、通用有限元软件简介1.3.1.有限元软件MSC.NASTRANNASTRAN有限元分析体系是由美国国度宇航局（NASA）在20世纪60年代中期托付MSC公司和贝尔航空体系公司开创，成长至今已有多个版本，其体系范畴大年夜、功能强。在70年代初期，MSC公司对原始的NASTRAN进行改进和完美后推出了MSC.NASTRAN。作为世界最风行的大年夜型通用构造有限元分析软件之一，MSC.NASTRAN的分析功能覆盖了绝大年夜多半工程应用范畴，并为用户供给了便利的模块