13.2.2 结构分析前处理及求解

2025年09月26日

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13.2.2 结构分析前处理及求解

如图13.2.1所示的支撑件零件，材料为Steel，其左端面部位完全固定约束，上表面承受一个大小为10000N的均布载荷力作用，分析其应力和位移分布情况。

图13.2.1 支撑件零件

Task1.进入有限元分析模块

Step1.打开文件D：\creo\work\ch13\ch13.02\analysis_part.prt。

Step2.单击功能选项卡区域中的“Simulate”按钮，系统进入“有限元分析”模块。

Task2.定义有限元分析

Step1.选择材料。单击功能选项卡区域中的“材料”按钮，系统弹出图13.2.2所示的“材料”对话框。在对话框中选中材料，单击按钮，然后单击对话框中的按钮。

图13.2.2 “材料”对话框

说明：图13.2.2所示的“材料”对话框中的材料种类是非常有限的，如果无法设计所需的材料需求，可以新建一种材料，然后添加到零件模型中；单击“材料”对话框中的“创建新材料”按钮，系统弹出图13.2.3所示的“材料定义”对话框，在对话框中输入新材料相关属性，即可新建一种材料。

图13.2.3 “材料定义”对话框

Step2.分配材料。单击功能选项卡区域中的“材料分配”按钮，系统弹出图13.2.4所示的“材料分配”对话框。采用系统默认设置，单击对话框中的按钮，完成材料分配，结果如图13.2.5所示。

图13.2.4 “材料分配”对话框

图13.2.5 材料分配

Step3.添加约束。单击功能选项卡区域中的“位移”按钮，系统弹出图13.2.6所示的“约束”对话框。选取图13.2.7所示的模型表面为约束面，在对话框中的区域分别单击X、Y、Z后的“固定”按钮，将选中曲面的X、Y、Z三个方向的平移自由度完全限制，使其固定，单击对话框中的按钮。

图13.2.6 “约束”对话框

图13.2.7 选择约束面

图13.2.6所示的“约束”对话框中部分选项说明如下：

●按钮：单击该按钮，系统弹出图13.2.8所示的“颜色编辑器”对话框，可以设置约束图标的颜色样式。

●按钮：单击该按钮，系统弹出图13.2.9所示的“约束集定义”对话框，用来定义约束集，一个约束集中可以包含多个约束。

图13.2.8 “颜色编辑器”对话框

图13.2.9 “约束集定义”对话框

●下拉列表：用于定义约束参考属性，包括以下三种类型：

☑：选中该选项，可以选择模型表面或曲面为约束参考对象。

☑：选中该选项，可以选择模型边线或曲线为约束参考对象。

☑：选中该选项，可以选择模型顶点为约束对象参考。

●区域：用于定义约束参考的坐标系属性，包括以下两种选项：

☑：选中该选项，使用全局坐标系为坐标系参考。

☑：选中该选项，选择指定坐标系为坐标系参考。

●区域：用于设置X，Y，Z三个方向的平移自由度约束。

☑：单击该按钮，自由度类型为自由。

☑：单击该按钮，自由度类型为固定。

☑：单击该按钮，设置沿某一方向的位移自由度。

☑：单击该按钮，定义一个可作为坐标功能的自由度，仅用于FEA模式。

●区域：用于设置X，Y，Z三个方向的旋转自由度约束。

☑：单击该按钮，自由度类型为自由。

☑：单击该按钮，自由度类型为固定。

☑：单击该按钮，设置沿某一方向的角度自由度。

☑：单击该按钮，定义一个可作为坐标功能的自由度，仅用于FEA模式。

Step4.添加载荷。单击功能选项卡区域中的“力/力矩”按钮，系统弹出图13.2.10所示的“力/力矩载荷”对话框（一）。选取图13.2.11所示的模型表面为载荷面，在对话框中的区域的文本框中输入值-10000，表示力的方向沿着Y轴负方向，力的大小为10000N。单击对话框中的按钮。

图13.2.10 “力/力矩载荷”对话框（一）

图13.2.11 选取载荷面

说明：此处在添加力载荷时需要判断力的方向，将坐标系显示（图13.2.12），通过坐标系来判断力的矢量方向。

图13.2.6所示的“约束”对话框中部分选项说明如下：

●按钮：单击该按钮，系统弹出“颜色编辑器”对话框，可以设置载荷图标的颜色样式。

●按钮：单击该按钮，系统弹出图13.2.13所示的“载荷集定义”对话框，用来定义载荷集，一个载荷集中可以包含多个载荷条件。

图13.2.12 显示坐标系

图13.2.13 “载荷集定义”对话框

单击图13.2.10所示的“力/力矩载荷”对话框中的按钮，系统弹出图13.2.14所示的“力/力矩载荷”对话框（二）。对于该对话框中部分选项说明如下：

图13.2.14 “力/力矩载荷”对话框（二）

●下拉列表：用于设置载荷分布类型。

☑：选中该选项，表示参考上受到的总力是一定的，单位面积上的力会随着所选面面积的变化而变化。

☑：表示所选面单位面积受力是一定的，总力会随着所选面面积的变化而变化。

☑：表示所选面所受到的均匀载荷就相当于一个作用在点上的合力。

☑：表示所选面上的载荷相当于多个作用点上的总合力。

●下拉列表：用于设置载荷空间变化类型。

☑：表示添加的力是均匀分布的力。

☑：表示添加的力是由函数控制其分布的。

☑：表示用插值方式定义力的空间变化。

●下拉列表：用于设置力大小定义方式。

☑：需要给定力在X，Y，Z三个方向的分量大小。

☑：需要给定力的方向矢量和大小。

☑：需要选择两个点来指定力的方向，然后给定力的大小。

Step5.设置网格参数。单击功能选项卡区域中的“控制”按钮，系统弹出图13.2.15所示的“最大元素尺寸控制”对话框。在对话框中的区域下拉列表中选择选项；在区域中的文本框中输入元素尺寸值10，单击对话框中的按钮。

图13.2.15 “最大元素尺寸控制”对话框

说明：此处输入的元素尺寸参数表示的是在划分网格单元时，单元边长的最大值为10mm，大于该尺寸的，系统不会划分网格。

Step6.划分网格。单击功能选项卡区域中的“AutoGEM”按钮，系统弹出图13.2.16所示的“AutoGEM”对话框。单击对话框中的按钮，系统开始划分网格，网格划分结果如图13.2.17所示，同时，系统弹出图13.2.18所示的“AutoGEM摘要”对话框，对话框中显示网格划分的相关参数；单击对话框中的按钮，系统弹出图13.2.19所示的“AutoGEM”对话框，提示是否保存网格划分结果，单击按钮。

Step7.定义分析研究。单击功能选项卡区域中的“分析和研究”按钮，系统弹出“分析和设计研究”对话框。选择对话框中的下拉菜单命令，系统弹出图13.2.20所示的“静态分析定义”对话框，在对话框中单击选项卡，在区域的下拉列表中选择选项，其他选项采用系统默认设置；单击“分析和设计研究”对话框中的“开始运行”按钮，系统弹出图13.2.21所示的“问题”对话框和图13.2.22所示的“诊断”对话框，单击按钮，系统开始运行求解，求解完成后如图13.2.23所示。