校验概述
Creo Simulate 是一系列的设计分析产品的名称。主要产品是“结构”模型和“热”模型。多个可选模块与这些主要产品紧密集成到一起。
Creo Simulate 文档是为机械工程师编写的。它假定读者具备机械工程理论、技术和实践方面的工作知识。但无需具备设计分析方面的专业知识也可以使用 Creo Simulate 软件或文档。
阅读以下主题获得使用《校验指南》手册的相关信息,并了解当前版本可用文档的概述。此前言包括:
使用本指南
《校验指南》通过一系列基于已知解析解的有限元模型和机构分析模型的问题,阐述了设计分析过程中·Creo Simulate 的精确度和效率。
将结果与使用传统分析软件 (如 ANSYS、NASTRAN 和 NAFEMS) 获得的结果相比较,或与理论值进行比较。从著名的 MacNeal-Harder 有限元问题集中节选了若干问题。
Creo 安装光盘中提供了本指南中所使用的模型。安装 Creo Simulate 时,模型将保存至 <Load_Point>/Common Files/mech/ms_verf 文件夹。您可以使用这些模型在平台上重新运行研究。
本指南包括单独的一节,阐述通过各种·Creo Simulate 分析类型:结构、热、震动、失稳和非线性进行校验的模型。也包括结构优化模型一节。
组织
本指南中涵盖了以下主题:
结构模型
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介绍若干静态分析问题并比较结果。
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介绍若干模态分析问题并比较结果。
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热模型
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介绍稳态热分析问题并比较结果。
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介绍瞬态热分析问题并比较结果。
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振动模型
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介绍动态时间响应分析问题并比较结果。
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介绍动态频率响应分析并比较结果。
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介绍动态冲击响应分析问题并比较结果。
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介绍动态随机响应分析问题并对结构结果与基准结果进行比较。
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失稳模型
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介绍失稳分析问题并比较结果。
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非线性模型
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介绍 2D 和 3D 接触问题并比较结果。
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介绍预应力模态分析问题并比较结果。
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介绍大变形分析问题并比较结果。
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介绍使用弹塑性材料的静态分析并比较结果。
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优化模型
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介绍优化静态结构模型。
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本指南所得结果来自当前版本的 Creo Simulate。
如果在其它平台上运行这些程序,则您的结果和屏幕显示内容可能与本文档中的结果和图形略有不同。目前在我们支持的不同平台上获得的所有结果尚未发现存在显著的差异。
标识系统
校验问题由其研究名称予以标识。例如,mvsm003 表示这是《校验指南》中的第三个结构模态分析问题。研究名称由以下约定确定:
• 起始两个字母字符:
mv - Creo Simulate 校验
• 第三个字母字符:
s - 结构 (Structure)
t - 热 (Thermal)
o - 优化 (Optimization)
• 第四个字母字符:
◦ 结构
m - 模态 (Modal)
s - 静态 (Static)
l - 层压板 (Laminate)
t - 动态时间响应 (Dynamic Time Response)
f - 动态频率响应 (Dynamic Frequency Response)
k - 动态冲击响应 (Dynamic Shock Response)
b - 失稳 (Buckling)
c - 接触 (Contact)
d - 大变形 (Large Deformation)
p - 预应力 (Prestress)
◦ 热
s - 稳态 (Steady-State)
t - 瞬态 (Transient)
◦ 优化
o - 优化 (Optimization)
◦ 三位数字:
001 - 问题顺序编号
如果要运行研究或查看结果,可使用这些设计研究名称。
结果约定
此节介绍包含各个问题所包括的结果表格中使用的约定。下面是结果表格示例:
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理论
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MSC/NASTRAN
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结构
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差异百分比
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特定载荷处的径向挠度
(m=disp_x_radial)
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2.8769e–3
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2.8715e–3
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2.8725e–3
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0.18%
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收敛性 %:对于局部位移和 SE 为 0.5%
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最大 P:7
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方程数:33
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有关结果表格中各个列的说明,请参阅以下信息:
• 列 1 - 显示所关注的结果量。
• 列 2 - 显示理论结果,取自各个模型摘要第一页列出的“参考”。
• 列 3 (可选) - 显示其它程序的结果,此示例中为 NASTRAN。
• 第 4 列 - 显示 Creo Simulate 结果。
• 列 5 - 显示 Creo Simulate 结果和理论结果之间的差异百分比。
结果量名称下方括号中的内容为附加信息,可用于查看系统上的结果。此区域中可能包含一条或多条信息 (xxxx 是测量、分析或载荷的名称;x 是模式编号):
• 测量名称,表示为 (m=xxxx)
• 分析名称,表示为 (a=xxxx)
• 载荷名称,表示为 (l=xxxx)
• 模式编号 (用于模态分析),表示为 (模式=x)
当研究中存在多个分析、载荷或测量时,会列出分析名称、载荷名称、测量名称或模式编号。
可以通过两种方式使用此信息。可以查看或打印输出壳中的 study.rpt 文件,或者查看设计研究摘要文件中的信息。要显示摘要文件,打开与研究同名的模型,从“主视图”(Main) 菜单中选择“运行”(Run),然后选择“状况”(Status)。然后单击“设计研究状况”(Design Study Status) 按钮来查看“摘要”并查找测量名称。
对于校验问题,表格的最下面一行显示收敛百分比、收敛的类型、收敛时达到的最大 p 级阶以及收敛所需的方程数。对于“结构”模型,本指南将收敛选项“局部边位移和局部应变能”(Local Edge Disp & Local Strain Energy) 缩略为“局部位移和应变能”(Local Disp and SE)。对于“热”模型,收敛选项“局部温度和能量范数”(Local Temp and Energy Norm) 缩略为“局部温度和能量范数”(Local Temp and EN)。
参考
以下是本指南中使用的参考书目:
• Barlow, J., and Davies, G.A.O. Selected FE Benchmarks in Structural and Thermal Analysis.UK: NAFEMS, Revision 2, October, 1987.
• Chahjes, A. Principles of Structural Stability Theory.Prentice-Hall, 1974.
• Cameron, A.D., Casy, J.A., and Simpson, G.B. Benchmark Tests for Thermal Analysis (Summary).UK: NAFEMS, August, 1986.
• Imai, Kanji. Configuration Optimization of Trusses by the Multiplier Method. LA: University of California, UCLA-ENG-7842。
• Kane, T.R., and Levinson, D.A. Dynamics: Theory and Application.NY: McGraw-Hill, 1985.
• Kreith, F. Principles of Heat Transfer. 2nd ed. PA: International Textbook Co., 1959。
• Love, A.E.H. A Treatise on the Mathematical Theory of Elasticity. 4th ed.NY: Dover Publications, 1944.
• MacNeal, R.H., and Harder, R.L. "A Proposed Standard Set of Problems to Test Finite Element Accuracy." Finite Elements in Analysis and Design I. Elsevier Science Publishers, 1985.
• MacNeal-Schwendler Corporation.MSC/NASTRAN Verification Problem Manual.MSC/NASTRAN Version 64, January, 1986.
• Meriam, J.L. Engineering Mechanics, Vol. 2: Dynamics. NY: John Wiley and Sons, Inc. 1978.
• Noor, A.K., and Mathers, M.D., "Shear-Flexible Finite-Element Models of Laminated Composite Plates and Shells." NASA TN D-8044. Langley Research Center, Hampton, VA.December, 1975.
• Roark, R. J., and Young, W. Formulas for Stress and Strain.5th ed.NY: McGraw-Hill, 1982.
• Schneider, P. J. Conduction Heat Transfer. 2nd ed. MA: Addison-Wesley Publishing Co., Inc., 1957。
• Shigley, J.E., and Uicker, J.J. Theory of Machines and Mechanisms.NY: McGraw-Hill.1980.
• Swanson Analysis Systems, Incorporated.ANSYS Verification Manual.
• Thomson, W.T. Theory of Vibration with Applications.NJ: Prentice-Hall, Inc. 2nd printing, 1981.
• Timoshenko, S. Strength of Materials, Part II, Advanced Theory and Problems. 3rd ed.NY: D. Van Nostrand Co., Inc. 1956.
• Timoshenko, S., and Young, D.H. Vibration Problems in Engineering. 3rd ed.NY: D. Van Nostrand Co., Inc. 1955.
与特定问题有关的其它参考在适当的位置列出。