CAXACAE材料设置等技巧

CAXACAE材料使用技巧1)概述1.1)操作指导概述本文将使用很多例子实例介绍CAXACAE中的可用选项，内容包括按步设置实例、实例讨论和提示等。因此本文比F1帮助文档提供的信息更多。这里还包含出现常见错误对话框的例子，展示了错误产生的原因和处理方法。本文使用足够多的屏幕截图，因此用户不需将此文作为教程重现各例的设置。为方便有的用户想使用自己的模型按照本文进行设置分析，本文中多数命令、菜单选择和按键名称已加粗，用户可以容易的了解操作过程。为简化篇幅，规定:未标明“右键”的单击或拖动表示使用鼠标左键的操作。小字笔记提供操作的更多信息。1.2)材料操作方式指导CAXA模型中的各零件可使用不同的材料。注意，相邻零件不会重叠，但是它们可有公用表面。这篇指导包含2)建立独立的CAXA零件，这样它们可用不同的FEA材料，3)处理零件重叠区。复制重叠区域中要保留的零件，并用另一个零件减去它，4)向FEA模拟（SIM）添加新FEA材料，5)改变材料参数，以及添加编辑过的材料至FEAMaterials.csv文件，6)如果已分配材料的零件交换所用材料会怎么样，展示如何再次分配零件至不同的材料，7)各向异性材料展示了如何定义和使用各方向性质不同的材料（比如有纹理的木头），8)CAXA文件另存为命令（和FEA模型）展示了如何使用另存为同时保存CAXA模型和FEA模拟，此外，这里也展示了如何创建较小的分析文件，这样可以把文件压缩并发送给其他有CAXACAE的同事，9)热分析(和相关值)展示了如何创建包含热膨胀的热模型，以及如何为热膨胀改变参考温度。2)建立独立的零件（拖动和释放）2.1)创建5x3x2长方体在本文中我们使用最基本的模型，我们创建一个5英寸乘3英寸乘2英寸的长方体。把长方体从设计元素库用鼠标拖动（使用鼠标左键）到场景中，再单击（未提右键的单击表示左键单击）长方体，这样红色的拖动把手出现了，再从把手上右键，从菜单中选择编辑包围盒。在编辑包围盒对话框中，输入长度为5，宽度为3，高度为2。2.2)把圆柱作为独立的零件添加到长方体上若使用右键从设计元素库把零件拖出，在释放鼠标后会出现一些选项，包括“作为零件”等。如果选择了作为零件选项，来自元素库的新条目会成为独立的零件，分析时可使用不同的材料。注意：从设计元素库中拖出、未释放在现存零件上的条目会自动成为独立的零件，而不需使用右键拖动的方法。使用鼠标右键从设计元素库中拖出一个圆柱体，在代表长方体顶面中部的点处释放（见下图）。释放后会弹出一个对话框，选择作为零件：这里不需使用编辑包围盒命令改变圆柱尺寸，我们使用默认的直径1.575英寸和高1.969英寸。设计环境显示添加了独立的零件，且圆柱在正方体之上。3)处理重叠零件在圆柱长方体例子中，我们想把圆柱伸入长方体1英寸。我们可以使用三维球命令，把圆柱向下移动1英寸（长方体高度的一半），这样圆柱就进入长方体1英寸：有限元分析不能接受这样的构造，因为长方体和圆柱体有部分重叠。带隐藏边的线框视图展示了长方体顶部、圆柱进入处的洞无边缘线：若尝试网格化模型，会得到以下警告：在本例中，单击Ok后网格生成器会完成网格化。重叠区域的分配非常模棱两可，因为它同时属于圆柱和长方体。在本例中，重叠区域被分配给了长方体。这不是我们想要的结果。即使这是我们想要的结果，我们不能保证每次网格生成器都会把模棱两可的区域分配给长方体。我们可以通过复制圆柱，再使用布尔减操作从长方体中减去复制的零件来解决问题。3.1)复制圆柱体在模型视图中右键单击圆柱或在设计环境中选择复制。再右键单击选择粘贴。设计环境中应当有两个零件2(圆柱体):3.2)布尔减运算选择长方体(零件1)再单击特征工具条修改部分的布尔选项(或通过CAXA菜单的修改布尔)。操作类型选择减，再单击圆柱体（零件2）作为减去的实体：正确的面板显示为：单击绿色的对号完成减运算。设计环境只有一个零件2（圆柱），因为其中一个已用于减操作。带隐藏边的线框视图展示了长方体顶端洞的边缘：这次如果我们再次网格化模型，警告将不会显示。我们可以隐藏圆柱的网格并确认长方体有洞。4)添加新材料如果您已创建长方体-圆柱模型，应先保存模型，再单击FEA主工具条上的添加FEA图标：。在弹出的选择分析类型对话框中选择静态/稳态分析，单击确定。这样就在CAXA主窗口右部弹出了FEA树状选项卡。单击模型标签已去除双问号（在确认单位后），单击??默认材料标签来观察默认材料的名称。注意：默认材料是AFEMaterial.csv(逗号分隔值)文件的第一个材料，这个文件在CAXA\...\bin目录下。用户可编辑这个文件（或AFEMateial.xlsxExcel文件，如果有Excel)来添加材料。在“碳钢，AISI1040退火碳钢,..”行前添加材料会使新添加的材料成为默认材料（假定这种退火碳钢就是文件中的第一个材料）。有限元树图为:接下来我们想添加一个新的材料（聚合物ABS）并把圆柱分配给这种材料。此外，我们会把长方体的材料由钢1040改为铜H90。但是首先，我们要改变零件的名称，用圆柱和长方体来替换零件1和零件2。改变零件名称并同步在设计环境中单击零件1，再次单击来编辑文字，输入长方体。同样的，把零件2改为圆柱体。这不会改变MultiphysicsFEA树内的名称。名称会在下次单击同步按钮后改变，但是当前同步按钮未被激活。若想现在就看到改变，需要让CAXA标记模型已发生改变（这会打开同步键）。一种方法是右键单击一个零件，选择“隐藏所选”，再单击CAXA取消操作按钮。这样我们就激活了同步按钮，单击同步完成向FEA选项卡更新模型的信息，包括零件名称的变化。我的FEA树图为：注意：FEA树图的零件名会在每次读取CAXA模型时更新。所以若不使用之前提到的隐藏/取消/同步的方法，下次读取模型后FEA树图的零件名会与设计场景中的零件名一致。注意：FEA树图中长方体前的2_和圆柱体前的8_是CAXA分别给各零件分配的独特的值。它们也在边界条件列表中显示，来帮助区别相同名称的不同零件。注意这些数字不随零件名的改变而改变。4.1)创建新的材料叶为了为聚合物ABS创建材料叶，单击FEA树图的模型–inch叶来显示模型页（蓝色椭圆），再单击添加新材料键（红色椭圆）：这个方法用默认材料（碳钢1040）创建新的材料叶，并显示新材料的材料页面。在新的对话框中，使用类别下拉菜单中找到聚合物。这样就选择了聚合物ABS，名称下拉菜单可用于选择其他聚合物。继续并单击绿色对号来保存材料改变：4.2)把零件（实体）添加给材料现在没有材料与新材料相关。单击添加实体键进入零件添加模式，再从圆柱上单击。再单击接受键（蓝色椭圆处，原添加实体键处）：单击接受后，接受键下面的零件计数变为1，页面出现绿色的对号和红色的差号，表示这个页面已经改变。单击绿色对号图标，FEA树图会更新，表明一个零件与与碳钢1040相关，一个零件与聚合物ABS材料相关。4.3)将长方体的材料改为铜H90单击FEA树图s-碳钢AISI1040退火碳钢叶弹出这种材料的材料叶。使用类别下拉菜单选择有色金属，使用名称下拉菜单选择铜H90。再单击绿色对号接受改变。注意：1)当单击一个材料后，所有与这种材料相关的实体在模型窗口和设计环境都被突出。可以用这个方法确认实体被分配给了正确的材料。2)在材料名称前的(1)表示有一个实体与这种材料相关。如果没有实体与某种材料相关，向去除这种材料的话，可使用模型页面的移除未用材料键。3)在材料名称前的材料叶文字有‘s-‘。表明这种材料的应力物理性被激活。在材料页面有材料使用的物理性的勾选框。在多物理性模型中，若材料应力、热、电物理性均被激活，‘s-‘变为‘ste-‘。5)改变材料性质参数这部分展示了编辑材料参数和向AFEMaterials.csv文件添加用户自己常用材料的方法。在改变材料参数之前，我们先固定模型的一边并向圆柱的顶端施加外力。我们把视角调为TFR，接着固定模型左边（约束位置和旋转），再向圆柱顶面沿施加大小为100lbs、x方向的外力（载荷-源力）：分析完后，我们得到了结果，圆柱顶端的最大位移为0.00127英寸。5.1)编辑材料参数假设我们使用一种特殊的“软”聚合物，它的多数性质与聚合物ABS相同，但是它的杨氏模量仅为后者的1/10，我们单击(1)s-聚合物ABS叶，再单击材料对话框顶部的编辑材料命令：这样弹出材料编辑对话框。我们把材料名称改为聚合物软ABS，而它的杨氏模量E为29007（移去5）。材料编辑对话框变为：注意材料编辑对话框上的一些条目为灰色不可用。它们对应于这种材料当前不允许的物理性。单位系统的下拉菜单可改为SI(mks)。许多表格提供了SI单位的材料性质。事实上，CAXACAE内部使用SI单位储存材料的参数。单击绿色对号接受在材料编辑对话框中进行的改变。注意这种材料的源和类别均变为Edited（已编辑）。它强调了当前材料与原AFEMaterial.csv文件中的材料不一致。如果我们忘记改变“聚合物ABS”的名称，这里我们依然可知我们用了不同的材料。树图叶中的材料名称已变为(1)Es-PolymerABSSoft。同样这里开始处的‘E’表示这是一种从AFEMateial.csv文件中编辑过的材料。单击自动求解会使用新材料再次分析模型。新的最大变形是0.0121英寸。变形变化的主要原因是使用了新的材料，“软聚合物”的变形大约为原更硬聚合物变形量的十倍。5.1)向AFEMaterial.csv文件中添加新材料在本例中，我们将把聚合物软ABS添加到AFEMaterials.csv文件中。打开CAXA的bin文件夹，我们会找到AFEMaterials.csv文件和AFEMaterials.xlsx文件。提示：如果您桌面上有CAXA的快捷方式，可以右键单击它的快捷方式，在弹出的菜单中选择打开文件位置。如您正在使用CAXA2015，这应当打开CAXA\2015\bin文件夹。最好在编辑这些文件前备份一下。可以复制原文件，并将复制的文件命名为AFEMaterials-Copy.csv，而原文件命名为AFEMaterials–Orig.csv。如果您有Excel，特别是如果您所在国家使用“；”作为分隔符而“，”作为十进位符号，那么对于您编辑.xlsx文件会更容易，再此基础上使用“另存为”再把文件类型选为CSV(Commadelimited)(*.csv)，即可创建新.csv文件。如果要使用Unicode字符（如中文），您需要直接编辑.csv文件。5.1a)编辑.csv文件备份好文件后，在bin文件夹中右键单击AFEMaterials.csv，选择使用Notepad打开(或其他ascii编辑器)。文件末尾为以下行：聚合物,聚合物ABS,2.00E+09,0.394,0.00E+00,1.02E+03,0.00E+00,,,1.39E+03,0.23,,,,复制这行并粘贴到下一行（在Notepad，选择要复制的行，按下Ctrl-C，单击该行的末尾按下Enter另起一行后，再按下Ctrl-V，把内容粘贴到新行中）。我们在ABS前添加“软”，并把2.00E+09改为2.00E+08。我们的原行和新行如下：聚合物,聚合物ABS,2.00E+09,0.394,0.00E+00,1.02E+03,0.00E+00,,,1.39E+03,0.23,,,,聚合物,聚合物软ABS,2.00E+08,0.394,0.00E+00,1.02E+03,0.00E+00,,,1.39E+03,0.23,,,,然后保存文件。5.2)使用新的AFEMaterials.csv文件我们需要重启CAXA来观察改变，我们退出并再次打开CAXA。再次打开长方体圆柱体模型，单击聚合物软ABS叶显示与这种材料相关的材料页面。把材料源下拉菜单改回AFEMaterials，并在以下警告中单击确定：注意：警告出现是因为之前的（编辑过的）材料信息会被材料库中的材料覆盖。事实上，用户单击确定后还有一次机会找回这些信息。如果用户后来单