结构有限元前处理技术研究及摄像机分析应用

摘要

随着有限元技术的发展和工程结构模型日趋复杂，仿真分析前期对模型的相关处理成了有限元仿真分析的关键。本文主要研究了有限元前处理过程中的三项关键技术，分析了各个部分对有限元仿真结果的作用和影响，并且对它们在工程中的实际应用进行了研究。
　　 论文首先研究了CAD模型到CAE分析模型的转换过程，对模型在仿真分析前需要的简化和修复作了详细研究，提出了一些典型模型构件特征的简化和修复方法。
　　 其次，论文研究了模型各个部件之间连接关系设置和网格划分的两项关键技术，并且对一些工程实际应用中遇到的典型的连接关系设置方法和网格划分方法进行了研究。结合CAD构件模型，分析了典型构件模型不同连接关系设置和网格划分情况下，对结构仿真分析的影响。
　　 最后，针对摄像机装置模型进一步研究了这三项关键技术在工程中的实际应用方法，并且用实际仿真分析结果对摄像机模型前处理方法的正确合理性进行了验证。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 论文背景及意义

1.2 CAD/CAE发展现状

1.3 有限元前处理发展现状

1.4 本文主要工作

第二章 有限元模型的简化和修复

2.1 引言

2.2 CAD/CAE模型转化的数据接口

2.2.1 数据接口的发展

2.2.2 常用数据接口转换文件格式类型

2.2.3 CAD到CAE模型转化流程

2.3.4 ANSYS Workbench数据接口

2.3 CAD软件平台下的模型的简化

2.3.1 除掉无关细节特征

2.3.2 连接件的简化

2.3.3 细节构件的重新建模及删除

2.3.4 模型间隙的处理

2.3.5 对称模型的简化

2.3.6 简化过程中需要注意的问题

2.4 CAE软件平台下的模型修复简化

2.4.1 ANSYS Workbench DM模块

2.4.2 模型修复

2.4.3 模型合并

2.4.4 降维处理

2.5 小结

第三章 有限元模型的连接设置

3.1 引言

3.2 结构设计中模型各部件之间的连接关系

3.2.1 接触关系

3.2.2 运动副连接

3.3.3 弹簧连接和焊接

3.3 连接关系设置算例

3.3.1 接触关系设置算例

3.3.2 运动副连接算例

3.3.3 焊接算例

3.4 小结

第四章 有限元模型的网格划分

4.1 引言

4.2 有限元网格划分的基本原则

4.2.1 网格数量和疏密

4.2.2 网格质量

4.2.3 网格布局

4.2.4 网格单元长度和阶次

4.2.5 网格分界面和位移协调性

4.3 网格划分方法

4.3.1 自由网格划分

4.3.2 映射网格划分

4.3.3 拖拉、扫掠网格划分

4.3.4 混合网格划分

4.3.5 局部网格细划

4.3.6 分块网格划分

4.4 网格划分算例

4.4.1 网格划分算例一

4.4.2 网格划分算例二

4.5 小结

第五章 摄像机装置前处理应用案例

5.1 引言

5.2 摄像机模型简化及修复

5.2.1 摄像机整体结构介绍

5.2.2 模型在CAD软件中的简化

5.2.3 从CAD模型到CAE模型的转化

5.2.4 模型在CAE软件中的简化及修复

5.3 模型连接关系设置

5.3.1 检查接触

5.3.2 接触关系设置

5.4 模型网格划分

5.5 仿真分析验证

5.5.1 结构固有特性分析

5.5.2 正弦振动试验分析验证

5.5.3 随机振动分析验证

5.5.4 冲击响应分析

5.6 小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

在研期间研究成果