第 1 章 高級模擬入門
在本章中， 將學習： 高級模擬的功能。 由高級模擬使用的檔。 使用高級模擬的基本工作流程。 創建 FEM 和模擬檔。
1.1 綜 述
UG NX4 高級模擬是一個綜合性的有限元建模和結果視覺化的產品， 旨在滿足設計工程師與分析師的需要。 高級模擬包括一整套前處理和後處理工具， 並支援廣泛的產品性能
評估解法。 圖 1-1 所示為一連杆分析實例。
圖 1-1 連杆分析實例
高級模擬提供對許多業界標準解算器的無縫、透明支援， 這樣的解算器包括 NX Nastran、MSC Nastran、ANSYS 和 ABAQUS。 例如， 如果結構模擬中創建網格或解法， 則指定將要用於解算模型的解算器和要執行的分析類型。 本軟體使用該解算器的術語或"語
言"及分析類型來展示所有網格劃分、邊界條件和解法選項。 另外， 還可以求解模型並直
接在高級模擬中查看結果，
於在分散式工作環境中開發有限元（FE）模型。 這些資料結構還允許分析師輕鬆
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地共用 FE 資料去執行多種類型分析。 高級模擬提供世界級的網格劃分功能。 本軟體旨在使用經濟的單元計數來產生高
品質網格。 結構模擬支援完整的單元類型（1D、2D 和 3D）。 另外， 結構級模擬使分析師能夠控制特定網格公差。 例如， 這些公差控制著軟體如何對複雜幾何體
（例如圓角）劃分網格。 高級模擬包括許多幾何體簡化工具， 使分析師能夠根據其分析需要來量身定制
CAD 幾何體。 例如， 分析師可以使用這些工具提高其網格的整體品質， 方法是消除有問題的幾何體（例如微小的邊）。
高級模擬中專門包含有新的 NX 傳熱解算器和 NX 流體解算器。 NX 傳熱解算器是一種完全集成的有限差分解算器。 它允許熱工程師預測承受
熱載荷系統中的熱流和溫度。 NX 流體解算器是一種計算流體動力學（CFD）解算器。 它允許分析師執行穩
態、不可壓縮的流分析， 並對系統中的流體運動預測流率和壓力梯度， 也可
以使用 NX 傳熱和 NX 流體一起執行耦合傳熱/流體分析。
1.2 模擬檔結構
當向前通過高級模擬工作流時， 將利用 4 個分離並關聯的檔去存儲資訊。 要在高級模擬中高效地工作， 需要瞭解哪些資料存儲在哪個檔中，
件必須是啟動的工作部件。 這 4 個檔平行於模擬過程， 如圖 1-2 所示。
圖 1-2 模擬檔結構
正被分析的原設計部件
一個有.prt 副檔名的部件文件。 例如， 一個可以被命名為 plate.prt 的部件。 部件檔含有主模型部件或一裝配， 及一個未修改的部件幾何體。 如果用一個由其他人設計的模型啟動， 可能沒有修改它的權艱。 在分析過程時期， 通
常主模型部件檔是不被修改的。 設計部件檔的理想化複製
當一個理想化部件檔被建立時， 默認有一.prt 副檔名， fem#_i 是對部件名的附加。 例如， 如果原部件是 plate.prt， 一個理想化部件被命名為 plate_fem1_i.prt。
第 1 章 高級模擬入門 3
一個理想化部件是原設計部件的一個相關複製，
而按需要在理想化部件上執行幾何體理想化。 例如， 可以移去和抑制特徵， 如在分析中被
忽略的小的幾何細節。 對同一原設計部件檔的不同類型分析可以使用多個理想化檔。
有限元模型（FEM）檔
當建立一 FEM 檔時默認有一個.fem 副檔名， _fem#是對部件名的附加。 例如， 如果原部件是 plate.prt， 一個 FEM 檔被命名為 plate_fem1.fem。
一個有限元模型檔含有網格（節點與單元）、物理特性和材料。 一旦建立了網格， 可以利用簡化工具移去可以影響網格總品質設計中的人為物件， 如
細長條面、小邊緣和峽部條件。 簡化工具允許相應一特定有限元分析在充分捕捉設計意圖
的細節級上網格化幾何體。
幾何體提取發生在存儲於 FEM 中的多邊形幾何體上，而不是在理想化的或主模型的部 件中。
多個 FEM 檔可以引用同一理想化部件，可以對不同類型構建不同的 FEM 檔。 模擬檔
當建立一模擬檔時，默認一個模擬檔有一.sim 副檔名，_sim#是對部件名的附加。例如，如果原部件是 plate.prt，一個模擬檔被命名為 plate_sim1.sim。
模擬檔含有所有模擬資料，如解答、解算設置、載荷、約束、單元相關的資料、物
理特性和壓制，可以對檔建立許多關聯到同一 FEM 的模擬文件。 當執行多個分析類型時，4 個分離的檔提供靈活性。如果允許更新，4 個檔是關
連的。
1.3 高級模擬工作流程
在開始一個分析前，應該對試圖求解的問題有一徹底瞭解。應該知道將利用哪個求解
器，正在執行什麼類型的分析和需要什麼類型的解決方案。下列簡要摘錄了在結構模擬中
通用的工作流程。 （1）在 NX 中，打開一部件文件。 （2）啟動高級模擬應用。為 FEM 和模擬檔規定默認求解器（設置環境，或語言）。
注意：也可以選擇先建立 FEM 檔，然後再建立模擬文件。
（3）建立一解決方案。選擇求解器（如 NX Nastran）、分析類型（如 Structural）和解決方案類型（如 Linear Statics）。
（4）如果需要，理想化部件幾何體。一旦使理想化部件啟動，可以移去不需要的細節，
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如孔或圓角，分隔幾何體準備實體網格劃分或建立中面。 （5）使 FEM 檔啟動，網格劃分幾何體。首先利用系統預設自動地網格化幾何體。
在許多情況下系統預設提供一好的高品質的網格，可無須修改使用。 （6）檢查網格品質。如果需要，可以用進一步理想化部件幾何體細化網格，此外在
FEM 中可以利用簡化工具，消除當網格劃分模型時由 CAD 幾何體可能引起的不希望結果的問題。
（7）應用一材料到網格。 （8）當對網格滿意時，使模擬檔啟動、作用載荷與約束到模型。 （9）求解模型。 （10）在後處理中考察結果。
1.4 模擬導航器
模擬導航器（Simulation Navigator）提供在一樹狀結構中，一個觀察和操縱一 CAE 分析的不同檔和組元的圖形方法。每一個檔和組元被顯示為在樹中的一分離節點，如 圖 1-3 所示。
在模擬導航器中提供了直接存取直通快顯功能表。可以在模擬導航器中直接執行大多數
操作，代替使用圖示或命令。例如，建立一新的求解定義，可以把載荷和約束從一容器拖
到模擬導航器的另一個中。
圖 1-3 模擬導航器
第 1 章 高級模擬入門 5
1.4.1 在模擬導航器中的節點
模擬導航器的頂部面板列出顯示檔的內容。如圖 1-4 所示為在一個頂級模擬檔內的容器例子。選中核取方塊可以控制專案的顯示。
圖 1-4 模擬導航器中的各種節點
表 1-1 所示的是模擬導航器中各種節點的高級綜述。
表 1-1 模擬導航器節點描述
圖 標 節 點 名 節 點 描 述
模擬
含有所有模擬資料，如專門求解器、解決方案、 解決方案設置、模擬物件、載荷、約束和壓制。可以有多個模擬檔與一單個 FEM檔關聯
FEM 含有所有網格資料、物理特性、材料資料和多邊形幾何體。FEM檔總是相關到理想化。可以關聯多個 FEM 檔到一單個理想化部件
理想化部件 含有理想化部件，當建立一 FEM 時由軟體自動建立
主模型部件 當主模型部件是工作部件時，在主模型部件節點上右擊建立一新
的 FEM 或顯示已有的理想化部件
多邊形幾何體 含有多邊形幾何體（多邊形體、表面和邊緣）。一旦網格化有限
元模型，任何進一步幾何體提取發生在多邊形幾何體上，而不是
在理想化或主模型部件上
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續表
圖 標 節 點 名 節 點 描 述
0D 網格 含有所有零維（0D）網格
1D 網格 含有所有一維（1D）網格
2D 網格 含有所有二維（2D）網格
3D 網格 含有所有三維（3D）網格
模擬物件容器
含有解算器和解決方案專有的對象，如自動調溫器、表格或流動
表面
載荷容器 含有指定到當前模擬檔的載荷。在一解決方案容器內，載荷容
器（Load Container）含有指定到給件子工況的載荷
約束容器 含有指定到當前模擬檔的約束。在一解決方案容器內， 約束容器（Constraint Container）含有指定到解決方案的約束
解決方案 含有解決方案物件、載荷、約束和對解決方案的子工況
子工況步 含有一解決方案內每一個子工況解決方案的實體，如載荷、約束
和模擬物件
結果
含有從一求解得來的任一結果。在後置處理器中， 可以打開結果節點，並利用在模擬導航器內的可見核取方塊去控制各種結果組的
顯示
1.4.2 模擬檔視圖
模擬檔視圖是一個特殊流覽器視窗，存在於模擬導航器中。該窗口： 顯示所有已載入的部件，以及這些部件到主模型部件層次關係中的所有 FEM 和仿
真檔。 允許輕鬆更改顯示的部件，方法是按兩下要顯示的部件。
如果某一實體正在顯示，圖示則顯示為彩色，且名稱會高亮顯示。 如果某一實體不在顯示，圖示則變灰。
允許在任何設計或理想化部件上創建新的 FEM 和模擬檔，而不必首先顯示 部件。
模擬檔視圖如圖 1-5 所示。
第 1 章 高級模擬入門 7
圖 1-5 模擬檔視圖
1.5 練 習
在本練習中利用一三維實體網格，分析一個連接杆部件，瞭解高級模擬工作流程，並
學習： 打開部件及建立 FEM 和模擬文件。 在網格化前理想化幾何體。 網格化部件。 為網格定義一材料。 作用載荷和約束到部件。 求解模型。 觀察分析結果。 第 1 步 打開部件，啟動高級模擬 在 NX 中，打開 rod.prt 部件，如圖 1-6 所示。 啟動 Advanced Simulation 應用。選擇 Start→All Applications→Advanced Simulation。 在資源條上，按一下 Simulation Navigator 圖示 。 按一下銷（pin）圖示 保持模擬導航器打開。 在模擬導航器中，右擊 rod.prt 並選擇 New FEM and Simulation。
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如圖 1-7 所示，New FEM and Simulation 對話方塊列出 3 個已自動建立的新文件。Default Language 下 NX NASTRAN 為求解器，Analysis Type 選擇 Structural。
圖 1-6 rod.prt 圖 1-7 New FEM and Simulation 對話方塊
按一下 New FEM and Simulation 對話方塊中的 OK 按鈕。 出現 Create Solution 對話方塊，如圖 1-8 所示，默認 Solver 是 NX NASTRAN。 按一下 Create Solution 對話方塊中的 OK 按鈕。 Simulation Navigator 顯示 Simulation 和 FEM 檔，如圖 1-9 所示。
圖 1-8 Create Solution 對話方塊 圖 1-9 模擬導航器
第 2 步 理想化幾何體 對此練習，某些設計特徵可以從部件移去，因為它們對分析是不重要的。
第 1 章 高級模擬入門 9
在Simulation Navigator中，如果Simulation File View是被折疊，按一下Simulation File
提示：也可以選擇檔案名，右擊並選擇 Make Displayed Part。
擊 Idealize Geometry 圖示
View 條打開它。 按兩下 rod_fem1_i。
理想化的部件現在在模擬導航器中被啟動。 在 Advanced Simulation 工具列中，單 。
，選擇部件。
注意： 10 mm。
孔從理想化部件被移去，如圖 1-10 所示。
隨 Idealize 對話方塊打開 選中 Holes 核取方塊。
設置直徑到 10，兩個螺栓孔被亮顯，因為每一個直徑小於或等於
按一下 OK 按鈕。
圖 1-10 理想化部件
按一下 Save 圖示 ，存儲啟動的檔。
t sh
第 3 步 劃分部件網格 為了劃分部件網格，首先需要使 FEM 檔啟動。 在 Simulation File View 中，按兩下 rod_fem1。FEM 檔被啟動並列在模擬導航器的頂部 。 在 Advanced Simulation 工具列上，按一下 3DTe rahedral Me 圖示 。
也可以從提示： 模擬導航器中右擊 rod_fem1 並選擇 New Mesh→3D Tetrahedral，建立
單元類型。
網格。
隨 3D Mesh 對話方塊打開，選擇實體。 從 Type 清單選擇 CTETRA（10）單元。
注意：CTETRA（10）和 CTETRA（4）是 NASTRAN
在 Overall Element Size 框中加入 4.0。
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按一下 OK 按鈕建立網格，如圖 1-11 所示。 如圖 1-12 所示，3D 網格被列在 Simulation Navigator 中。
第 1 章 高級模擬入門 11
圖 1-11 網格化部件 圖 1-12 網格節點
按一下 Save 圖示 ，存儲 FEM 檔。 第 4 步 為網格定義一材料 在 Advanced Simulation 工具列上，按一下 Material Properties 圖示 。
提示：也可以選擇 Tools→ Material Properties。
在 Materials 對話方塊中，按一下 Library 圖示 。 在 Search Criteria 對話方塊中，按一下 OK 按鈕。 在 Search Result 對話方塊中，選擇名為 Steel 的材料，然後按一下 OK 按鈕。 材料特性被載入到 Materials 對話方塊中。作用材料到網格。 使在 Materials 對話方塊中的 STEEL 被亮顯。 在 Simulation Navigator 中，按一下（選擇）3d_mesh（1）選擇網格。 在對話方塊中，按一下 OK 按鈕。 庫材料被連接到網格。利用 Simulation Navigator，檢查材料是否已被作用到網格。 在 Simulation Navigator 對話方塊中，右擊 3d_mesh（1）和選擇 Edit Attributes。 在 Element Attributes 對話方塊中，檢查 STEEL 被列出為作用到網格的材料。 按一下 Cancel 按鈕。 存儲檔。 第 5 步 作用一軸承載荷 在 Simulation File View 視窗中，按兩下 rod_sim1。在模擬導航器中使 Simulation 文
件啟動。
關斷網格顯示，因而方便曲面選擇。 在 Simulation Navigator 中不選中 3d_mesh（1）核取方塊，如圖 1-13 所示。 在 Advanced Simulation 工具列上，按一下 Load Type 圖示 中的箭頭，然後按一下
Bearing 圖示 。
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圖 1-13 關斷 3D 網格顯示
注意：也可以利用 Simulation Navigator，在啟動的解決方案（Solution 1）中，右擊 Loads，並選擇 New Load→ Bearing 去建立載荷。
軸承載荷要求規定一柱形表面（或圓形邊緣），和一規定最大載荷方向的向量。 首先，選擇幾何體——軸承載荷將作用的柱面。 打開 Create Bearing 對話方塊，選擇在部件右端的柱面，如圖 1-14 所示。
圖 1-14 選擇載荷作用表面
在 Force 文字方塊中輸入 1000。
注意：區域角（Region Angle）設置到 180。這意味著載荷將作用到柱面超過 180°。
其次，選擇要定義的最大載荷的向量方向。 按一下 Inferred Vector 圖示 中的箭頭，並按一下–YC Axis 圖示 。 按一下 OK 按鈕。 載荷建立並顯示在圖形中，如圖 1-15 所示。 在載荷上顯示的箭頭是一 bit，利用 BC Edit Display 對話方塊改變邊界條件的外貌。 在 Simulation Navigator 中右擊 Solution（1）下的 Bearing（1）載荷，然後選擇 Style。 在 BC Edit Display 對話方塊中，微微移動 Scale 滑塊向左減少箭頭尺寸，然後按一下
OK 按鈕。
第 1 章 高級模擬入門 13
箭頭尺寸改變，如圖 1-16 所示。
圖 1-15 建立並顯示載荷 圖 1-16 修改後的載荷顯示
第 6 步 作用第一約束 利用一銷住約束，在杆的一端約束大的彎曲面。該約束將模擬此面怎樣與另一部件上
的對應面匹配。 一個銷住約束定義一旋轉軸。一旦選擇了一柱面，建立一柱坐標系，R 和 Z 方向將被
固定，Theta（旋轉）方向是自由的。 在 Advanced Simulation 工具列上，按一下 Constraint Type 圖示 中的箭頭，然後單
擊 Pinned Constraint 圖示 。
注意：也可以利用 Simulation Navigator，在啟動的解決方案（Solution 1）中右擊 Constraints 並選擇 New Constraint→Pinned Constraint。
打開 Create Pinned Constraint 對話方塊，選擇在連接杆底部的大彎曲面，如圖 1-17所示。
按一下 OK 按鈕。 約束被作用的顯示。由約束建立的圓柱坐標系也是可見的，如圖 1-18 所示。
圖 1-17 選擇底部的大彎曲面 圖 1-18 建立與顯示銷住約束
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第 7 步 作用第二約束 部件已被約束，但繞 Z 軸仍然可自由旋轉。現在部件頂部加另一約束，防止一剛體運
動。將利用用戶定義的約束，在一個自由度中約束點。 按一下 Constraint Type 圖示 中的箭頭，然後按一下 User Defined Constraint 圖示 。 在 Create User Defined Constraint 對話方塊中的 DOF1 框中，按一下 Fixed 圖示 。 X 平移被固定，所有其他 DOF 保持自由。 放大並選擇點：在切槽的頂端處面相遇，如圖 1-19 所示。 按一下 OK 按鈕。 建立約束，如圖 1-20 所示。
圖 1-19 選擇點 圖 1-20 建立與顯示固定約束
存儲檔。 第 8 步 求解模型 現在已定義了網格、材料、載荷和約束，準備求解模型。作為過程的一部分，利用綜
合檢查，檢驗模型是否準備完畢。 在 Simulation Navigator 中，右擊 Solution 1 並選擇 Comprehensive Check，打開
Information 視窗。 考查檢查結果。 檢查列出的資訊和警告。 檢查推薦選擇 Iterative Solver 選項，它可以改進性能。 檢查警告：對銷住約束坐標系不同於節點下的坐標系。當作用銷住約束時，它利
用一柱坐標系壓制在節點下的坐標系。這不會引起任何問題，可以忽略警告。 關閉 Information 窗口。 在 Simulation Navigator 中，右擊 Solution 1，並選擇 Solution Attributes。 在 Edit Solution 對話方塊中，選中 Iterative Solver（對 NX Nastran 2.0 和更高版本）
核取方塊。
按一下 OK 按鈕。
第 1 章 高級模擬入門 15
在 Simulation Navigator 中，右擊 Solution 1，並選擇 Solve。
提示：也可以在 Advanced Simulation 工具列上按一下 Solve 圖示 ，顯示 Solve 對話方塊。注意 Comprehensive Check 要選中。
按一下 OK 按鈕。 顯示 Information 視窗，再次綜合檢查資料。 如果通過檢查，出現 Analysis Job Monitor 對話方塊，它顯示任務正在運行。分析在後臺
運行，所以可以繼續用 NX 工作，而有限元分析正在被計算。 當任務完成時，關閉 I nformation 窗口。 在 Analysis Job Monitor 對話方塊上按一下 Cancel 按鈕。 現在解算完成，如圖 1-21 所示，Results 節點在 Simulation Navigator 中可以見到。 第 9 步 觀察分析結果 現在利用後置處理器觀察分析結果。 在 Simulation Navigator 中，按兩下 Results。
提示：也可以按一下 Advanced Simulation 工具列上的 Results 圖示 。
結果顯示在後置處理器視窗中，如圖 1-22 所示。
圖 1-21 Results 節點 圖 1-22 結果顯示
顯示 Post Control 工具列，如圖 1-23 所示。
圖 1-23 Post Control 工具列
提示：如果 Post Control 工具列是不可見的，在 Application 工具區右擊並選擇 Post Control。
第 10 步 在模擬導航器中考察結果 通過簡單選擇規定需要的類型，可以改變顯示的結果類型。注意：默認選擇位移類型。
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許多結果類型有專門的子類型（資料組元）。在圖 1-24 中，Displacement 已經展開以顯示不同資料元。
第 1 章 高級模擬入門 17
圖 1-24 展開的位移節點
在 Simulation Navigator 中，展開 SUBCASE — STATIC LOADS 1 Loads。 展開 Displacement — Nodal。 選中 Y 組元核取方塊。 顯示更新以展示 Y 位移值，如圖 1-25 所示。
圖 1-25 Y 位移值
第 11 步 退出後置處理器 當完成觀察結果時，可以退出後置處理器。 在 Post Control 工具列上，按一下 Finish Post Processing 圖示 。
提示：也可以選擇 Tools→ Results→ Finish Post Processing。
關閉所有部件檔。
第1章 高級模擬入門
1.1 綜 述
1.2 模擬檔結構
1.3 高級模擬工作流程
1.4 模擬導航器
1.4.1 在模擬導航器中的節點
1.4.2 模擬檔視圖
1.5 練 習
的細節級上網格化幾何體。
幾何體提取發生在存儲於 FEM 中的多邊形幾何體上，而不是在理想化的或主模型的部 件中。
多個 FEM 檔可以引用同一理想化部件，可以對不同類型構建不同的 FEM 檔。 模擬檔
當建立一模擬檔時，默認一個模擬檔有一.sim 副檔名，_sim#是對部件名的附加。例如，如果原部件是 plate.prt，一個模擬檔被命名為 plate_sim1.sim。
模擬檔含有所有模擬資料，如解答、解算設置、載荷、約束、單元相關的資料、物
理特性和壓制，可以對檔建立許多關聯到同一 FEM 的模擬文件。 當執行多個分析類型時，4 個分離的檔提供靈活性。如果允許更新，4 個檔是關
連的。
1.3 高級模擬工作流程
在開始一個分析前，應該對試圖求解的問題有一徹底瞭解。應該知道將利用哪個求解
器，正在執行什麼類型的分析和需要什麼類型的解決方案。下列簡要摘錄了在結構模擬中
通用的工作流程。 （1）在 NX 中，打開一部件文件。 （2）啟動高級模擬應用。為 FEM 和模擬檔規定默認求解器（設置環境，或語言）。
注意：也可以選擇先建立 FEM 檔，然後再建立模擬文件。
（3）建立一解決方案。選擇求解器（如 NX Nastran）、分析類型（如 Structural）和解決方案類型（如 Linear Statics）。
（4）如果需要，理想化部件幾何體。一旦使理想化部件啟動，可以移去不需要的細節，
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如孔或圓角，分隔幾何體準備實體網格劃分或建立中面。 （5）使 FEM 檔啟動，網格劃分幾何體。首先利用系統預設自動地網格化幾何體。
在許多情況下系統預設提供一好的高品質的網格，可無須修改使用。 （6）檢查網格品質。如果需要，可以用進一步理想化部件幾何體細化網格，此外在
FEM 中可以利用簡化工具，消除當網格劃分模型時由 CAD 幾何體可能引起的不希望結果的問題。
（7）應用一材料到網格。 （8）當對網格滿意時，使模擬檔啟動、作用載荷與約束到模型。 （9）求解模型。 （10）在後處理中考察結果。
1.4 模擬導航器
模擬導航器（Simulation Navigator）提供在一樹狀結構中，一個觀察和操縱一 CAE 分析的不同檔和組元的圖形方法。每一個檔和組元被顯示為在樹中的一分離節點，如 圖 1-3 所示。
在模擬導航器中提供了直接存取直通快顯功能表。可以在模擬導航器中直接執行大多數
操作，代替使用圖示或命令。例如，建立一新的求解定義，可以把載荷和約束從一容器拖
到模擬導航器的另一個中。
圖 1-3 模擬導航器
第 1 章 高級模擬入門 5
1.4.1 在模擬導航器中的節點
模擬導航器的頂部面板列出顯示檔的內容。如圖 1-4 所示為在一個頂級模擬檔內的容器例子。選中核取方塊可以控制專案的顯示。
圖 1-4 模擬導航器中的各種節點
表 1-1 所示的是模擬導航器中各種節點的高級綜述。
表 1-1 模擬導航器節點描述
圖 標 節 點 名 節 點 描 述
模擬
含有所有模擬資料，如專門求解器、解決方案、 解決方案設置、模擬物件、載荷、約束和壓制。可以有多個模擬檔與一單個 FEM檔關聯
FEM 含有所有網格資料、物理特性、材料資料和多邊形幾何體。FEM檔總是相關到理想化。可以關聯多個 FEM 檔到一單個理想化部件
理想化部件 含有理想化部件，當建立一 FEM 時由軟體自動建立
主模型部件 當主模型部件是工作部件時，在主模型部件節點上右擊建立一新
的 FEM 或顯示已有的理想化部件
多邊形幾何體 含有多邊形幾何體（多邊形體、表面和邊緣）。一旦網格化有限
元模型，任何進一步幾何體提取發生在多邊形幾何體上，而不是
在理想化或主模型部件上
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續表
圖 標 節 點 名 節 點 描 述
0D 網格 含有所有零維（0D）網格
1D 網格 含有所有一維（1D）網格
2D 網格 含有所有二維（2D）網格
3D 網格 含有所有三維（3D）網格
模擬物件容器
含有解算器和解決方案專有的對象，如自動調溫器、表格或流動
表面
載荷容器 含有指定到當前模擬檔的載荷。在一解決方案容器內，載荷容
器（Load Container）含有指定到給件子工況的載荷
約束容器 含有指定到當前模擬檔的約束。在一解決方案容器內， 約束容器（Constraint Container）含有指定到解決方案的約束
解決方案 含有解決方案物件、載荷、約束和對解決方案的子工況
子工況步 含有一解決方案內每一個子工況解決方案的實體，如載荷、約束
和模擬物件
結果
含有從一求解得來的任一結果。在後置處理器中， 可以打開結果節點，並利用在模擬導航器內的可見核取方塊去控制各種結果組的
顯示
1.4.2 模擬檔視圖
模擬檔視圖是一個特殊流覽器視窗，存在於模擬導航器中。該窗口： 顯示所有已載入的部件，以及這些部件到主模型部件層次關係中的所有 FEM 和仿
真檔。 允許輕鬆更改顯示的部件，方法是按兩下要顯示的部件。
如果某一實體正在顯示，圖示則顯示為彩色，且名稱會高亮顯示。 如果某一實體不在顯示，圖示則變灰。
允許在任何設計或理想化部件上創建新的 FEM 和模擬檔，而不必首先顯示 部件。
模擬檔視圖如圖 1-5 所示。
第 1 章 高級模擬入門 7
圖 1-5 模擬檔視圖
1.5 練 習
在本練習中利用一三維實體網格，分析一個連接杆部件，瞭解高級模擬工作流程，並
學習： 打開部件及建立 FEM 和模擬文件。 在網格化前理想化幾何體。 網格化部件。 為網格定義一材料。 作用載荷和約束到部件。 求解模型。 觀察分析結果。 第 1 步 打開部件，啟動高級模擬 在 NX 中，打開 rod.prt 部件，如圖 1-6 所示。 啟動 Advanced Simulation 應用。選擇 Start→All Applications→Advanced Simulation。 在資源條上，按一下 Simulation Navigator 圖示 。 按一下銷（pin）圖示 保持模擬導航器打開。 在模擬導航器中，右擊 rod.prt 並選擇 New FEM and Simulation。
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如圖 1-7 所示，New FEM and Simulation 對話方塊列出 3 個已自動建立的新文件。Default Language 下 NX NASTRAN 為求解器，Analysis Type 選擇 Structural。
圖 1-6 rod.prt 圖 1-7 New FEM and Simulation 對話方塊
按一下 New FEM and Simulation 對話方塊中的 OK 按鈕。 出現 Create Solution 對話方塊，如圖 1-8 所示，默認 Solver 是 NX NASTRAN。 按一下 Create Solution 對話方塊中的 OK 按鈕。 Simulation Navigator 顯示 Simulation 和 FEM 檔，如圖 1-9 所示。
圖 1-8 Create Solution 對話方塊 圖 1-9 模擬導航器
第 2 步 理想化幾何體 對此練習，某些設計特徵可以從部件移去，因為它們對分析是不重要的。
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在Simulation Navigator中，如果Simulation File View是被折疊，按一下Simulation File
提示：也可以選擇檔案名，右擊並選擇 Make Displayed Part。
擊 Idealize Geometry 圖示
View 條打開它。 按兩下 rod_fem1_i。
理想化的部件現在在模擬導航器中被啟動。 在 Advanced Simulation 工具列中，單 。
，選擇部件。
注意： 10 mm。
孔從理想化部件被移去，如圖 1-10 所示。
隨 Idealize 對話方塊打開 選中 Holes 核取方塊。
設置直徑到 10，兩個螺栓孔被亮顯，因為每一個直徑小於或等於
按一下 OK 按鈕。
圖 1-10 理想化部件
按一下 Save 圖示 ，存儲啟動的檔。
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第 3 步 劃分部件網格 為了劃分部件網格，首先需要使 FEM 檔啟動。 在 Simulation File View 中，按兩下 rod_fem1。FEM 檔被啟動並列在模擬導航器的頂部 。 在 Advanced Simulation 工具列上，按一下 3DTe rahedral Me 圖示 。
也可以從提示： 模擬導航器中右擊 rod_fem1 並選擇 New Mesh→3D Tetrahedral，建立
單元類型。
網格。
隨 3D Mesh 對話方塊打開，選擇實體。 從 Type 清單選擇 CTETRA（10）單元。
注意：CTETRA（10）和 CTETRA（4）是 NASTRAN
在 Overall Element Size 框中加入 4.0。
UG NX4 高級模擬培訓教程 10
按一下 OK 按鈕建立網格，如圖 1-11 所示。 如圖 1-12 所示，3D 網格被列在 Simulation Navigator 中。
第 1 章 高級模擬入門 11
圖 1-11 網格化部件 圖 1-12 網格節點
按一下 Save 圖示 ，存儲 FEM 檔。 第 4 步 為網格定義一材料 在 Advanced Simulation 工具列上，按一下 Material Properties 圖示 。
提示：也可以選擇 Tools→ Material Properties。
在 Materials 對話方塊中，按一下 Library 圖示 。 在 Search Criteria 對話方塊中，按一下 OK 按鈕。 在 Search Result 對話方塊中，選擇名為 Steel 的材料，然後按一下 OK 按鈕。 材料特性被載入到 Materials 對話方塊中。作用材料到網格。 使在 Materials 對話方塊中的 STEEL 被亮顯。 在 Simulation Navigator 中，按一下（選擇）3d_mesh（1）選擇網格。 在對話方塊中，按一下 OK 按鈕。 庫材料被連接到網格。利用 Simulation Navigator，檢查材料是否已被作用到網格。 在 Simulation Navigator 對話方塊中，右擊 3d_mesh（1）和選擇 Edit Attributes。 在 Element Attributes 對話方塊中，檢查 STEEL 被列出為作用到網格的材料。 按一下 Cancel 按鈕。 存儲檔。 第 5 步 作用一軸承載荷 在 Simulation File View 視窗中，按兩下 rod_sim1。在模擬導航器中使 Simulation 文
件啟動。
關斷網格顯示，因而方便曲面選擇。 在 Simulation Navigator 中不選中 3d_mesh（1）核取方塊，如圖 1-13 所示。 在 Advanced Simulation 工具列上，按一下 Load Type 圖示 中的箭頭，然後按一下
Bearing 圖示 。
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圖 1-13 關斷 3D 網格顯示
注意：也可以利用 Simulation Navigator，在啟動的解決方案（Solution 1）中，右擊 Loads，並選擇 New Load→ Bearing 去建立載荷。
軸承載荷要求規定一柱形表面（或圓形邊緣），和一規定最大載荷方向的向量。 首先，選擇幾何體——軸承載荷將作用的柱面。 打開 Create Bearing 對話方塊，選擇在部件右端的柱面，如圖 1-14 所示。
圖 1-14 選擇載荷作用表面
在 Force 文字方塊中輸入 1000。
注意：區域角（Region Angle）設置到 180。這意味著載荷將作用到柱面超過 180°。
其次，選擇要定義的最大載荷的向量方向。 按一下 Inferred Vector 圖示 中的箭頭，並按一下–YC Axis 圖示 。 按一下 OK 按鈕。 載荷建立並顯示在圖形中，如圖 1-15 所示。 在載荷上顯示的箭頭是一 bit，利用 BC Edit Display 對話方塊改變邊界條件的外貌。 在 Simulation Navigator 中右擊 Solution（1）下的 Bearing（1）載荷，然後選擇 Style。 在 BC Edit Display 對話方塊中，微微移動 Scale 滑塊向左減少箭頭尺寸，然後按一下
OK 按鈕。
第 1 章 高級模擬入門 13
箭頭尺寸改變，如圖 1-16 所示。
圖 1-15 建立並顯示載荷 圖 1-16 修改後的載荷顯示
第 6 步 作用第一約束 利用一銷住約束，在杆的一端約束大的彎曲面。該約束將模擬此面怎樣與另一部件上
的對應面匹配。 一個銷住約束定義一旋轉軸。一旦選擇了一柱面，建立一柱坐標系，R 和 Z 方向將被
固定，Theta（旋轉）方向是自由的。 在 Advanced Simulation 工具列上，按一下 Constraint Type 圖示 中的箭頭，然後單
擊 Pinned Constraint 圖示 。
注意：也可以利用 Simulation Navigator，在啟動的解決方案（Solution 1）中右擊 Constraints 並選擇 New Constraint→Pinned Constraint。
打開 Create Pinned Constraint 對話方塊，選擇在連接杆底部的大彎曲面，如圖 1-17所示。
按一下 OK 按鈕。 約束被作用的顯示。由約束建立的圓柱坐標系也是可見的，如圖 1-18 所示。
圖 1-17 選擇底部的大彎曲面 圖 1-18 建立與顯示銷住約束
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第 7 步 作用第二約束 部件已被約束，但繞 Z 軸仍然可自由旋轉。現在部件頂部加另一約束，防止一剛體運
動。將利用用戶定義的約束，在一個自由度中約束點。 按一下 Constraint Type 圖示 中的箭頭，然後按一下 User Defined Constraint 圖示 。 在 Create User Defined Constraint 對話方塊中的 DOF1 框中，按一下 Fixed 圖示 。 X 平移被固定，所有其他 DOF 保持自由。 放大並選擇點：在切槽的頂端處面相遇，如圖 1-19 所示。 按一下 OK 按鈕。 建立約束，如圖 1-20 所示。
圖 1-19 選擇點 圖 1-20 建立與顯示固定約束
存儲檔。 第 8 步 求解模型 現在已定義了網格、材料、載荷和約束，準備求解模型。作為過程的一部分，利用綜
合檢查，檢驗模型是否準備完畢。 在 Simulation Navigator 中，右擊 Solution 1 並選擇 Comprehensive Check，打開
Information 視窗。 考查檢查結果。 檢查列出的資訊和警告。 檢查推薦選擇 Iterative Solver 選項，它可以改進性能。 檢查警告：對銷住約束坐標系不同於節點下的坐標系。當作用銷住約束時，它利
用一柱坐標系壓制在節點下的坐標系。這不會引起任何問題，可以忽略警告。 關閉 Information 窗口。 在 Simulation Navigator 中，右擊 Solution 1，並選擇 Solution Attributes。 在 Edit Solution 對話方塊中，選中 Iterative Solver（對 NX Nastran 2.0 和更高版本）
核取方塊。
按一下 OK 按鈕。
第 1 章 高級模擬入門 15
在 Simulation Navigator 中，右擊 Solution 1，並選擇 Solve。
提示：也可以在 Advanced Simulation 工具列上按一下 Solve 圖示 ，顯示 Solve 對話方塊。注意 Comprehensive Check 要選中。
按一下 OK 按鈕。 顯示 Information 視窗，再次綜合檢查資料。 如果通過檢查，出現 Analysis Job Monitor 對話方塊，它顯示任務正在運行。分析在後臺
運行，所以可以繼續用 NX 工作，而有限元分析正在被計算。 當任務完成時，關閉 I nformation 窗口。 在 Analysis Job Monitor 對話方塊上按一下 Cancel 按鈕。 現在解算完成，如圖 1-21 所示，Results 節點在 Simulation Navigator 中可以見到。 第 9 步 觀察分析結果 現在利用後置處理器觀察分析結果。 在 Simulation Navigator 中，按兩下 Results。
提示：也可以按一下 Advanced Simulation 工具列上的 Results 圖示 。
結果顯示在後置處理器視窗中，如圖 1-22 所示。
圖 1-21 Results 節點 圖 1-22 結果顯示
顯示 Post Control 工具列，如圖 1-23 所示。
圖 1-23 Post Control 工具列
提示：如果 Post Control 工具列是不可見的，在 Application 工具區右擊並選擇 Post Control。
第 10 步 在模擬導航器中考察結果 通過簡單選擇規定需要的類型，可以改變顯示的結果類型。注意：默認選擇位移類型。
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許多結果類型有專門的子類型（資料組元）。在圖 1-24 中，Displacement 已經展開以顯示不同資料元。
第 1 章 高級模擬入門 17
圖 1-24 展開的位移節點
在 Simulation Navigator 中，展開 SUBCASE — STATIC LOADS 1 Loads。 展開 Displacement — Nodal。 選中 Y 組元核取方塊。 顯示更新以展示 Y 位移值，如圖 1-25 所示。
圖 1-25 Y 位移值
第 11 步 退出後置處理器 當完成觀察結果時，可以退出後置處理器。 在 Post Control 工具列上，按一下 Finish Post Processing 圖示 。
提示：也可以選擇 Tools→ Results→ Finish Post Processing。
關閉所有部件檔。
第1章 高級模擬入門
1.1 綜 述
1.2 模擬檔結構
1.3 高級模擬工作流程
1.4 模擬導航器
1.4.1 在模擬導航器中的節點
1.4.2 模擬檔視圖
1.5 練 習