cosmos中文教程

第二章COSMOS/Works基础COSMOS/Works用户授权文件必须拥有授权文件才能运行COSMOS/Works。授权文件有三种文件格式：FLEXlm授权文件（），license文件（）和硬件锁。安装类型COSMOS/Works有三中安装类型。单机网络安装和一个授权服务器，网络安装和一个授权和文件服务器设计专概念在用SolidWorks设计完几何模型后，您可以使用COSMOS/Works对其进行分析。分析模型的第一步是建立一个设计专题。设计专题是由一系列参数定义的，这些参数完整的表述了物理问题的有限元分析。当对一个零件或装配体进行分析时，典型的你想得到它在不同工作条件下的不同反应。这就要求您运行不同类型的分析，实验不同的材料，或指定不同的工作条件。每个专题都描述其中的一种情况。运用强大的有限元模型和解决技术，COSMOS/Works让你快速的研究多种条件下的情况。一个设计专题的完整定义包括以下几方面：1．分析类型和选项2．材料3．负荷和约束4．网格网格描述几何模型的物理模型。它是有限元分析所必需的。更多的信息请参考划分网格一节。定义一个专题后，您就能进行分析并查看分析结果了。您可以为不同的分析情况创建新的专题。所有的专题的分析结果都将被保存。当然您也可以在同一个专题中，修改相应的参数后在次进行分析，但新的分析结果将取代旧的分析结果。定义一个专题时输入参数没有次序要求。使用设计专题有两种情况您需要运用有限元分析检验一个已存在的零件当检验一个已存在的零件或装配体时，模型的几何形状已经确定变化的只是有限元分析的参数象：分析选项、负荷和边界条件、网格尺寸等。进行一个新的设计。1.当进行一个新的设计时，您想要拿出一个优化的设计以满足预期的工作环境和特殊需求。2.当为满足特定需求进行优化设计时，你也许需要扩展专题的概念，专题将包括：模型几何形状的变化。这些变化只是通过SolidWorks对一些特征的参数进行调整。COSMOS/Works的管理COSMOS文档窗口分为两栏。分析类型和属性你可以创建下列类型的专题：Static(静态)：计算压力、拉力和变形。Frequency(频率)：计算共振频率和。Buckling(弯曲):计算临界的弯曲负荷。Thermal(热流)：计算温度、和热流动。Optimization(优化)：对设计进行优化，以满足功能、变化（尺寸变化）和约束的要求。每种类型的专题，也具有不同选项的属性。关于分析类型更多的信息，参考分析背景一章。关于专题属性的更多内容，参考管理你的专题一章。材料在运行一个专题前，你必需定义好指定的分析类型所响应需要的材料属性。在装配体中，每一个个零件可以是不同的材料。对壳定义用面属性，每一个壳体具有不同的材料和厚度。有三种定义材料的属性：1．从COSMOS/M材料库中指定。2．手工指定材料的属性值。3．从CENTORMATERIALLIBRARY(一个插件)中指定。详细内容参见定义材料属性一章。材料的编辑/浏览COSMOS/WORKS中包含一个材料编辑/浏览器。你可以自己定义材料的参数，并将这种材料加入到COSMOS材料库中。学习如何使用材料编辑/浏览器，请阅读定义材料属性一章。负荷和约束负荷和约束定义模型的工作条件。每个约束或负荷条件都以图标的方式在Load/Restraint（负荷/约束）文件夹中显示。COSMOS/Works提供一个智能的对话框来定义负荷和约束。只有被选中的模型具有的选项才被显示，其不具有的选项则为灰色不可选项。例如，如果选择的面是圆柱面或是轴，对话框则让你定义半径、圆周、轴向抑制和压迫力。负荷和约束是和几何体相关联的，当几何体改变时，他们自动调节。在运行分析前，你可以在任意的时候指定负荷和约束。运用拖动（或拷贝粘贴）功能，COSMOS/Works允许你在管理树中将条目或文件夹拷贝到另一个兼容的专题中。设定负荷和约束的一般过程1.选择一个面或边线或顶点。2.按住Ctrl键选择更多的面、边线或顶点。3.如果需要按住Ctrl键并选择一个参考轴或参考平面。4.在COSMOS/Works管理树中选择想要设置的选项，单击鼠标右键。打开相应的对话框。5.指定方向和其他信息如数值和单位。6.单击OK。单位设置当对负荷和边界进行定义时，COSMOS/Works允许自由选择所用的单位。你可以通过以下操作设顶首选单位：点击COSMOS/Works，Preferences,然后单击单位表。直到你更换首选单位之前，COSMOS/WORKS总是使用当前的单位进行分析。为了避免混乱，现在使用的单位设置总是显示在输入数据和结果中。语言COSMOS/Works还具有以下几种语言的版本：繁体中文、法文、德文、日文。如何使用COSMOS有限元分析软件对CAD输入模型的局部几何加大网格密度东北大学欧磊技术中心，110006所有有经验的分析工程师都知道，适当的网格密度选取才能在最短的计算时间之内，提供您正确的分析结果。本文之重点在于告诉所有的COSMOS/M以及GEOSTAR的使用者，如何去决定几何模型之中不同位置的最适当网格密度，以及如何建立一个网格由密而疏的产生方法与过程。在.Reddy博士所着的《FiniteElementMethod》这本书中提到以下三点选定有限单元网格产生方式的重要依据:1.网格必需能够精确的表现出所计算范围内的几何模型，以及在此范围内的所有的载荷条件。也就是说网格必需非常的接近您所想逼近的几何。2.它必需在计算结果产生很大差异(Gradient)的部分，将此突变性精确的表现出来。这些结果包括了如应力，应变，变形量，温度，流速等。3.必需避免如太大长宽比(AspectRatio)，不正常的弯曲角度(Skew)等网格的产生。尤其是在会有大幅变化的几何区域，更需小心的去避免此种网格的出现。在第一项规则之中提示了我们必需尽量地在小而且必须分析的几何区域部分，以小网格去逼近。因此，凡是有圆角，导角，键槽以及其它槽状几何区域必需加以特别密的网格处理。而相对于比较平滑或截面突变较少的几何区域，我们则可以采用较为稀疏的网格密度。而规则二与三都是代表了必需在产生较大突变的几何部分建立较密的网格。这些区域多半是在应力集中部位，比如圆角，导角与弯曲角度(Skew)等部分。整体而言，较精密(小)或是较高密度的网格必需设定在导角，圆角以及凹槽处，或是有较大梯度的计算结果值突变的区域。下面，我们将针对如何使用COSMOS/M去建立上面所描述的网格架构。这种在某一部分的几何模型上去做网格尺寸的调整功能，我们称之为"网格细化（MeshRefinement）"。这是COSMOS前后处理器GeoSTAR中的功能。让我们假设从一般的三维CAD软件之中取得了一个如图一所示的实体模型，并且转入GeoSTAR之中的.geo或.iges文档格式。假设此零件之厚度为100毫米，而圆角的半径也是100毫米，而其它的尺寸全大于600毫米时，固定其中一个区域，在另一个区域指定Y（向下）方向的压力作为其边界与载荷条件。按照以上的条件，我们可以发现此几何模型的关键区域为圆角位置，同时这也是应力最大的位置。而模型其它部分的应力变化量也不会超过圆角应力变化量。因此大部分区域网格可以粗划分，只需在圆角部分加密即可。图一、零件几何以及边界条件首先我们对整个零件建立相同尺寸的网格(以10毫米为单元尺寸值)。而分析的结果则显示在下表之中。上述单元尺寸则使用PHDENSITY(Menu>Mesh>MeshDensity>Polyhedron)命令去加以定义。对此种相同尺寸网格所计算出来的结果，我们发现靠近圆角处的应力值是约180psi，并且根据误差估测分析，它是一个正确解，但是此种网格花了计算机390秒去解算出答案。接下来我们用单元尺寸40毫米来对此模型进行网格划分和分析。所计算出来的最大应力值为164psi，明显的和上一个计算结果相比是不够精确的。这是由于接近圆角处的网格密度不够的缘故。首先我们可以使用SELWIN命令(Menu>Control>Select>ByWindowing)去选取接近圆角处的网格。接下来将所选到的网格使用EREFINE的命令(Menu>Mesh>Elements>Refine)，并且使用INITSEL命令(Control>Select>Initialize)去设定到前面所选到的网格。因此我们就可以得到在圆角处网格密度较高而在其它区域网格密度较小的网格结构。使用此种网格所计算出来的最大应力值为186psi，而计算机所花的时间则大幅缩短成67秒。图二、使用SELWIN命令去选取圆角附近的网格，目前的网格是相同尺寸的图三、使用EREFINE命令去对局部网格做增加密度的设定另一种可以正确设定网格尺寸以得到正确计算结果的方式，是对几何模型预先设定其各部分的单元尺寸。以此例而言，我们可以先用PHDENSITY命令去将整体网格尺寸设成40毫米，接着使用RGDENSITY(Menu>Mesh>Density>Regions)命令将圆角处的网格尺寸设成10毫米。同时再一次使用RGDENSITY命令去设定接近圆角区域部位的网格尺寸到20毫米。所得到的是一个非常好的渐近变化的网格尺寸设定(图四)。此种网格设定仅花了42秒的时间便计算出最大应力值为174psi。单元尺寸节点数自由度最大应力值(psi)计算时间10毫米(均匀网格)8677187806180392秒40毫米(均匀网格)18133670516431秒40毫米（圆角网格细化）33697088118667秒40毫米和10毫米网格过渡（圆角网格细化）21274242517442秒图四、使用渐进式网格(接近圆角部位的网格密度较高)所计算出来的结果我们针对以上四种网格的设定所做的分析结果与速度上的比较，得到以下结论。前两种并未做任何网格尺寸上的设定，仅以相同尺寸的网格去做设定时，则我们可以清楚的看到愈小网格计算愈准确的现象。第三种使用先设定较粗的网格再使用EREFINE命令去设定较细网格的方式则计算出正确的结果。弹性是此种网格建立方式的最大优点，但其缺点是在粗与细的网格交界处产生扭曲变形的网格。第四种网格产生方式，由于是渐进的将网格尺寸从粗变细，因此没有任何畸形的网格形状出现。它的缺点是较缺乏弹性，而且必需在网格细化的过程中清除掉原始的网格，建立新的改变尺寸设定的网格。CAD/CAE软件在风机叶轮强度有限元分析中的应用研究[摘要]:本文针对风机叶轮强度分析的问题,介绍了采用国外先进的微机平台CAD/CAE软件进行了建模分析的过程及方法,提出风机叶轮强度计算一种先进快捷的解决,并分析了此方法的优点及注意问题.风机是工业部门广泛应用的设备之一,其强度的好坏直接影响到装置的使用效果,确保风机正常高效运行是至关重要的,而叶轮是风机的关键部件,其强度计算的准确性和可靠性关系到设备的安全运行.我们根据电力设备厂的实际情况,采用国外先进的CAD/CAE软件系统,对叶轮的强度进行了分析.分析过程如下:一.三维实体模型的建立模型采用UnigraphicsSolutions公司基于Windows平台中端设计软件SolidEdge进行建立,根据已知的模型尺寸进行建立(也可根据设计的需要直接进行设计建摸).模型尺寸及所建模型实体如下图示:具体关键数据如下表(单位mm):项目前盘孔口后盘孔口直径叶片工作转速1480r/min具体数据直径板厚直径板厚数目厚度Φ64010Φ6401012二.力学模型的建立.风机叶轮的轮盘和叶片是由板材制成的,在高速旋转下,其所受的离心力很大,而单位面积上的气动压力很小,则对结构的影响可以忽略不计,因此只考虑离心力,属于线性静力结构.在离心力的作用下,单元所受的力分析是,把离心力分解为平行于单元面的分力和垂直与单元面的分力.如果真正计算整个叶轮的离心力是比较容易的,只要找到叶轮的质心即可算出,但是每个叶片的离心力,通过人工计算(或计算机程序的计算)是很困难的,甚至是不可能计算出的,但我们采用SRAC(StructuralResearchandAnalysisCorporation)公司的有限元分析软件COSMOS/EDGE,这一切变的很容易.你只需给出叶轮旋转方向的角速度,在静力分析的时候选上离心力的选项即可,软件系统会根据模型自动计算离心力产生的应力.针对图1所示的叶轮线框模型,我们可进行如下建模:（图2所示）三．运用有限元软件COSMOS/EDGE进行分析有限元软件COSMOS/EDGE是美国SRAC公司专为SolidEdge作的有限元分析软件.SRAC在1993年发表的FFE(FastFiniteElement),是一个处理与计算非常快速的工程分析软件,FFE图形化的操作界面可使你直接划分有限单元网格,定义边界条件及快速解算.FFE除了速度快之外,SRAC的FFE模块会针对不同问题,自动选择正确的Solver来求解.另外它提供预警功能,在正式解题之前,FFE会先检查有限元素的模型是否定义完全,否则将停止计算,使计算机不必浪费CPU时间来做无谓的运算,并且在解题之前,FFE会自动评估你的磁盘空间是否足以供分析所用.COSMOS功能相当齐全,为FEA市场上最成熟的分析产品之一,其完整的分析能力可解决绝大部分工程界的问题,其模块众多,在此做以简单的介绍:1.GEOSTAR(前,后处理器)(静力分析模块)(频率和挫曲分析模块)(热效分析模块)(动力分析模块)(非线性分析模块)(疲劳分析模块)(最佳化分析模块)(流力分析模块)(紊流析加强模块)(低频电磁分析模块)(高频电磁分析模块)13.MICAV(微波分析模块)COSMOS/EDGE只包含前四大模块,也即基本分析模块(中端模块),COSMOS/M包含所有的模块.因为我们所分析的问题为静力分析,所以用中端分析模块已足够了.具体分析步骤:<一>:从Solid/Edge软件把叶轮模型转为COSMOS/EDGE的格式(注意:COSMOS/EDGE版的需要如此做,在COSMOS/EDGE版将可以直接打开Solid/Edge格式的文件)<二>:在COSMOS/EDGE点取属性菜单1.选择单元类型(此处选择四面体单元)2.选择材料(此处选择ALLOY_STEEL)<三>:在COSMOS/EDGE点取网格菜单1.选择网格密度(此处Averageelementsize输入1)2.选取部分网格进行网格的划分(注意COSMOS/EDGE先检测模型的完全定义性,如未完全定义则给予提示,无法进行网格的划分)本文叶轮的划分网格图形如下:<四>:选取边界载荷菜单,给出边界条件1.选择位移子菜单的刚性连接选项,然后选择要固连的面(此叶轮应当固连后盘内圈)2.选择载荷选项给出叶轮的角速度(此叶轮给1480r/min)<五>.选取分析菜单,选择静态分析,并考虑离心力,然后用第二顺序快速有限元进行分析。<六>.选取结果菜单进行观看结果,可看应力(图5,6,7),应变,位移,注意:以上应力均是冯斯密斯应力至于应力(X,Y,Z向的应力,主应力1,2,3,剪应力,应变和位移由于空间的缘故此处不做说明,详细请见软盘中的图形文件.四.结果的验证和说明由上图可知,前盘的应力分布明显比后盘的应力大,前,后盘都符合随着半径的增大应力基本边小的规律,而且在同一半径的圆上,应力分布也不同,在连接叶片的点与在流道中间不连叶片的点应力是不一样的.应力较大点在叶片气流进口边沿靠中间和前盘与叶片接触的进气口部分(结果同<<风机技术>>1995西安交大童榴生老师的文章"通风机叶轮强度的三维壳体有限元计算方法"分析结果基本一致.注意本文的模型与童榴生老师文章中的模型不是完全一致,而且童老师的文章只取叶轮360/叶片数进行分析的).本文的分析果同文[2]的分析结果大体一致,更说明了力学模型建立及软件分析结果的正确,本文中的叶轮给出的角速度过大,所以使叶片的叶片气流进口边沿靠中间应力非常大。五.用COSMOS/EDGE分析叶轮的优点1.用COSMOS/EDGE进行分析直观形象.一般的编程分析叶轮强度的软件,只能得出几个枯燥的数据,不形象直观.2.分析过程简单,因为叶轮主要受离心力作用,,此软件无需计算离心力,只要给定角速度,软件系统会考虑离心力的作用对叶轮进行分析.3.可对整个叶轮进行全面的分析.一般的程序只能分析360/叶片数部分的强度,这样有时会与实际的偏差很大.而本软件可对叶轮整体进行分析.4.会对叶轮材料的选择起参考作用,从而提高经济效益.5.能加速叶轮开发生产的周期.通过SolidEdge进行建模后,马上就可进行强度分析,强度不合格,可选其它材料或立即返回SolidEdge进行结构和尺寸参数的修改,再进行分析,直到得出满意的结果.6.另外此软件系统可显示应力变形的动态过程(存为AVI格式).7.操作简单,有分析的流程框提示你检查是否按步骤完成分析过程.六.结论总之CAE软件COSMOS/EDGE和CAD软件SolidEdge完美的结合,可帮你解决工程上的分析问题,简单快捷,模块强大,我们在本文中只用到其中的静力模块.让设计分析更轻松一CosmosWorks介绍1.简介COSMOS是SRAC（StructuralResearch&AnalysisCorporation）推出的一套强大的有限元分析软件。SRAC位于美国加州的洛杉矶，从1982年成立至今，SRAC一直至力于有限元CAE技术的研究和发展。早期的有限元技术高高在上，只有一些国家的部门如宇航，军事部门可以使用，而此后的一些有限元分析软件也都存在界面不友好、难学难用的缺点，且要求的设备昂贵。虽然用的范围大了一些，但也都是集中在大学和一些研究机构，只有少数专业人员才能有机会接触，普通的工程师可望而不可及。然而自COSMOS出现后，有限元分析的大门终于向普通工程师敞开了，把高高在上的有限元技术平民化，它易学易用，简洁直观，能够在普通的PC机上运行，不需要专业的有限元经验。普通的工程师都可以进行工程分析，迅速得到分析结果，从而最大限度地缩短设计周期，降低测试成本，提高产品质量，加大利润空间。　　做为世界上最快的有限元分析软件，COSMOS采用FFE（FastfiniteElement）技术使得复杂耗时的工程分析时间大大缩短，有一位工程师打趣说"自从有了COSMOSFFE技术，我连喝咖啡的时间都没有了"。　　传统的方法在分析装配体时是先把零件拆散，然后一个个分别处理，耗时耗力，又存在计算结果不精确的缺点。COSMOS提供了多场/多组件的复杂装配分析，从而大大简化工程师的劳动，使得分析能够更好地模拟真实情况，结果也就更精确。COSMOS主要功能模块（产品）：COSMOSWorksCOSMOSDesignSTARCOSMOSMotionCOSMOSFloworksCOSMOSMGeoStar　　其中COSMOSWorks、COSMOSMotion、COSMOSFloworks做为标准插件集成在SolidWorks中，整个的使用界面完全是Solidworks的风格，只须简单的操作，便可进行分析。COSMOSDesignSTAR是独立的分析界面，它不依赖于您使用的CAD，您的设计可以方便地输入输出。GeoStar是另一个独立的界面，它提供COSMOS所有的分析功能。COSMOS/Works是完全整合在SOLIDWORKS中设计分析系统的，提供压力、频率、约束、热量，和优化分析。为设计工程师在SolidWorks的环境下，提供比较完整的分析手段。凭借先进的快速有限元技术(FFE),工程师能非常迅速地实现对大规模的复杂设计的分析和验证，并且获得修正和优化设计所需的必要信息。分析的模型和结果和Soli-dWorks共享一个数据库，这意味着设计与分析数据将没有繁琐的双向转换操作，分析也因而与计量单位无关。在几何模型上，可以直接定义载荷和边界条件，如同生成几何特征，设计的数据库也会相应地自动更新。计算结果也可以直观地显示在SolidWorks精确的设计模型上。这样的环境操作简单、节省时间，且硬盘空间资源要求很小。COSMOS/WORKS能够做哪些方面的分析，分别解决什么问题呢其基本模块能做线性应力、位移、频率和室温、热分析，含装配体分析，还可以选择购买运动分析和流体分析模块。静应力分析----零件会断裂吗是超安全标准设计吗热应力作用下会失效吗频率分析----确定零件或装配的造型与其固有频率的关系，会发生共振吗在需要共振效果的场合，如超声波焊接喇叭，音叉，获得最佳设计效果。失稳分析----在压载荷作用下，薄壁结构件会发生失稳吗在这些情况下一般不会达到材料失效（应力超过材料屈服极限）。热分析----零件会过热吗热量在整个装配体中如何发散用辐射、对流和传导三种方式研究热量在零件和装配中的传播。非线性分析----用于分析橡胶类或者塑料类的零件或装配体的行为，还用于分析金属结构在达到屈服极限后的力学行为。也可以用于考虑大扭转和大变形，如：突然失稳。间隙/接触分析----在特定载荷下，两个或者更多运动零件相互作用。例如：在传动链或其他机械系统中接触间隙未知的情况下分析应力和载荷传递。优化----在保持满足其他性能判据（如应力失效）的前提下，自动定义最小体积设计。后动力分析----零件或装配体在动态激励下的线性动力学分析，如地震激励分析。疲劳分析----预测疲劳对产品全生命周期的影响，确定可能发生疲劳破坏的区域，流体动力学计算（CFD）----跟踪导管内部或者螺旋桨等表面的气体、液体流动状况。例如：CPU内的空气循环和冷却，螺旋桨的升降。电磁分析----研究导电原件的电磁相互作用，确定线圈和磁体感应产生的机械力。SRAC公司早在1985年她就开发出了世界上第一套应用于PC机的有限元分析程序，1995年成为SolidWorks的第一家合作伙伴，1997年成为SolidWorks的第一家黄金认证合作伙伴，2002年4月SRAC加入SolidWorks公司，从此COSMOS/WORKS正式成为SolidWorks产品。COSMOS/WORKS是SolidWorks?家族最热销的分析解决方案，尤其适合于那些有分析需求但是缺乏相关有限元专业知识的工程师们的需要。COSMOS/WORKS集功能强大、计算精确和简单好用三大特点为一身，能够让工程师们在一天之内开始设计分析，并且迅速得到分析结果。COSMOS/WORKS能够提供广泛的分析工具去检验和分析复杂零件和装配，它能够进行应力分析、应变分析、变形分析、热分析、设计优化、线性和非线性分析。使用COSMOS/WORKS，工程师可以最大限度地缩短设计周期，降低测试成本，提高产品质量，加大利润空间。只有COSMOS/WORKS含有精确应力分析模块（AccuStress），这是精确应力计算中一个有着划时代意义的工具,象征着一个过渡期的划分网格新技术。在局部区域网格划分更细密以提供更精确的应力计算结果进行产品设计优化。由于受到本行业高速解决方案的推动，COSMOS/WORKS能够让您只花上传统FEA软件价钱的一个零头，就可以得到高端的COSMOS/WORKS的功能，从结构分析、热应力分析到含间隙的装配分析和接触摩擦分析，COSMOS/WORKS无所不能。使用革新化的精确工具，COSMOS/WORKS的计算结果相当准确足以优化您的真实设计形状，COSMOS/WORKS可以进行虚拟试验，在整个设计周期中进行优化，把投入造型和分析的财力和时间降至最低水平。谈到精确应力分析结果时，大量的基准试验已经证明主流的分析软件中没有一个能与COSMOS/WORKS相提并论。只有COSMOS/WORKS含有精确应力分析模块（AccuStress），这是精确应力计算中一个有着划时代意义的工具,象征着一个过渡期的划分网革新技术。在局部区域网格划分更细密以提供更精确的应力计算结果进行产品设计优化，植入SolidWorks的优化和仿真功能使COSMOS/WORKS帮助您无需频繁地重新定义分析就可以更快更准确地修改设计。COSMOS/WORKS提供给您功能强大而又快速、精确的设计分析工具，确保您的设计分析更加轻松。2.安装要求COSMOS/WORKS的使用需要下列的软硬件环境：*MicorsoftWindows95,98,2000,ME,XP或*基于Pentium或AMD的计算机*鼠标*CD-ROM驱动器*最小64MB内存*100MB磁盘空间必须的授权文件必须拥有授权文件才能运行COSMOS/Works。授权文件有三种文件格式：FLEXlm授权文件（），license文件（validat）和硬件锁。COSMOS/Works有三种安装类型：单机，网络安装和一个授权服务器，网络安装和一个授权和文件服务器。3．设计专题概念在用SolidWorks设计完几何模型后，您可以使用COSMOS/Works对其进行分析。分析模型的第一步是建立一个设计专题。设计专题是由一系列参数定义的，这些参数完整的表述了物理问题的有限元分析。当对一个零件或装配体进行分析时，典型的你想得到它在不同工作条件下的不同反应。这就要求您运行不同类型的分析，实验不同的材料，或指定不同的工作条件。每个专题都描述其中的一种情况。运用强大的有限元模型和解决技术，COSMOS/Works让你快速的研究多种条件下的情况。一个设计专题的完整定义包括以下几方面：※分析类型和选项※材料※负荷和约束※网格网格描述几何模型的物理模型。它是有限元分析所必需的。更多的信息请参考划分网格一节。定义一个专题后，您就能进行分析并查看分析结果了。您可以为不同的分析情况创建新的专题。所有的专题的分析结果都将被保存。当然您也可以在同一个专题中，修改相应的参数后再次进行分析，但新的分析结果将取代旧的分析结果。定义一个专题时输入参数没有先后次序的要求。4.使用设计专题有两种情况您需要运用有限元分析:1)检验一个已存在的零件当检验一个已存在的零件或装配体时，模型的几何形状已经确定变化的只是有限元分析的参数象：分析选项、负荷和边界条件、网格尺寸等。2)进行一个新的设计当进行一个新的设计时，您想要拿出一个优化的设计以满足预期的工作环境和特殊需求。当为满足特定需求进行优化设计时，你也许需要扩展专题的概念，专题将包括：模型几何形状的变化。这些变化只是通过SolidWorks对一些特征的参数进行调整。Works的管理COSMOS文档窗口分为两栏。*COSMOS/Works管理设计树：以树结构的方式显示组织所有与分析有关的内容，其形式与SOLIDWORKS的特征管理树一样。*图形显示区，进行针对各个文档的操作。*分析类型和属性你可以创建下列类型的专题：※Static(静态)：计算压力、拉力和变形。※Frequency(频率)：计算共振频率和。※Buckling(弯曲):计算临界的弯曲负荷。※Thermal(热流)：计算温度、和热流动。※Optimization(优化)：对设计进行优化，以满足功能、变化（尺寸变化）和约束的要求。每种类型的专题，也具有不同选项的属性。6.材料在运行一个专题前，你必需定义好指定的分析类型所响应需要的材料属性。在装配体中，每一个个零件可以是不同的材料。对壳定义用面属性，每一个壳体具有不同的材料和厚度。有三种方法定义材料的属性：※从COSMOS/M材料库中指定。※手工指定材料的属性值。※从CENTORMATERIALLIBRARY(一个插件)中指定。*材料的编辑/浏览COSMOS/WORKS中包含一个材料编辑/浏览器。你可以自己定义材料的参数，并将这种材料加入到COSMOS材料库中。7.负荷和约束负荷和约束定义模型的工作条件。每个约束或负荷条件都以图标的方式在Load/Restraint（负荷/约束）文件夹中显示。COSMOS/Works提供一个智能的对话框来定义负荷和约束。只有被选中的模型具有的选项才被显示，其不具有的选项则为灰色不可选项。例如，如果选择的面是圆柱面或是轴，对话框则让你定义半径、圆周、轴向抑制和压迫力。负荷和约束是和几何体相关联的，当几何体改变时，他们自动调节。在运行分析前，你可以在任意的时候指定负荷和约束。运用拖动（或拷贝粘贴）功能，COSMOS/Works允许你在管理树中将条目或文件夹拷贝到另一个兼容的专题中。设定负荷和约束的一般过程1.选择一个面或边线或顶点。2.按住Ctrl键选择更多的面、边线或顶点。3.如果需要按住Ctrl键并选择一个参考轴或参考平面。4.在COSMOS/Works管理树中选择想要设置的选项，单击鼠标右键。打开相应的对话框。5.指定方向和其他信息如数值和单位。6.单击OK。*坐标系统※全球坐标系统在COSMOS/Works中方向的输入参考全局坐标系统为准的缺省值（X、Y、Z），该坐标系统以Plane1为基准，其原点位于零件或装配体的原点。Plane1是第一个出现在管理树中的平面，它也可以有不同的名字。该图表示出零件或装配体的plane1、plane2、plane3和X、Y、Z轴的关系。此处：X是plane1的方向1，Y是plane1的方向2、Z是垂直于Plane1。※局部坐标系统除了全局坐标系统外，还有局部坐标系统。COSMOS/Works提供了很大的灵活性，使你可以方便的确定负荷和约束的方向。例如，当你选择一个圆柱面的时候，可以通过径向、圆周和轴向的设置来确定方向。当你选择一个球面的时候，则可通过半径、经度和纬度来定义方向。此外还可以使用参考平面和参考轴。*使用轴和平面定义负荷和约束为了指定负荷和约束的方向，你需要借助于参考几何体。COSMOS/Works使用Plane1来定义全局笛卡儿坐标系统。你也可以创造其他的坐标系统来指定别的方向。*使用参考轴如图所示，通过一个参考轴来定义一个圆柱面的笛卡儿坐标系。*使用参考平面如下图所示，通过一个参考平面定义一个笛卡儿坐标系。*输入运动负荷很多产品中含有可运动的零部件装配体，这些装置往往是产品中的一个重要的组成部分。StructuralResearchandAnalysis公司和MechanicalDynamics公司分别推出了嵌入SolidWorks的COSMOS/Motion和DynamicDESIGNER/Motion软件，来进行虚拟样机的3D模型设计仿真。当确定机械装置在COSMOS/Motin（或者DynamicDe-signer/Motion）中可以正常工作后，您通常要确定在输入的负荷下进行指定运动时装配体中的零件是安全可靠的。COSMOS/Works可以自动的从COSMOS/Motin输入运动载荷。8.网格有限元分析提供了一个可靠的数字工具进行工程设计分析。首先，要建立几何模型。然后，程序将模型划分为许多具有简单形状的小的块（elements），这些小块通过公共点（node）连接。这个过程称为网格划分。有限元分析程序将集合模型视为一个网状物，这个网是由离散的互相连接在一起的元构成的。在分析中，网格划分是一个重要的步骤。COSMOS/Works需要你创建一个固体网格（四面体）或一个壳网格（三角形）。固体网格使用于大体积的和复杂几何形状的模型。壳网格适用于薄的零件（钣金零件）。分析的精度很大程度依赖于网格划分的质量。网格质量主要靠以下几点保证：※网格类型（实体、壳使用中面、或壳使用表面）。这一选项在定义专题时设定。※适当的网格参数。※网格控制。※静力分析和热装配中的接触条件。※元的平均大小和公差。*选择网格类型COSMOS/Works提供三种类型的网格划分。网格类型在定义专题时指定。三种类型是：※SolidMesh（固体网格）：适用于大体积和复杂形状的模型。※ShellUsingMidsurfaces（中面）:适用于薄的零件（如钣金零件）。程序自动选取中面并确定厚度。※ShellUsingSurfaces（表面）：表面网格可以用于零件和装配体。它只对曲面模型有效。壳用手工定义。每个壳的材料和厚度可分别设定。9.运行分析当进行完设定材料、定义负荷和约束、对模型进行网格划分后，就可以进行分析了。要运行一个专题，在管理树中用右键单击该专题，选择RUN（运行）或者点击工具栏中的RUN按钮。*COSMOS/Works解决方案COSMOS/Works运行快速、稳定、准确。使用了新的技术减少了分析时间、磁盘空间和内存大小。COSMOS/Works提供以下几中解决方案：※TheDirectSparesolver※TheFFesolver(iterative)※TheFFEPlussolver(iterative)在上面三个解决方案中都运用了state-of-the-art有限元技术，以达到两个目的：精确、快速10.观察结果运行分析后，系统自动为每种类型的分析生成一个标准的结果报告。例如，程序为静态分析产生5个标准的输出项。你可以通过在管理树上点击相应的输出项，观察分析的结果。*保存输出绘图COSMOS/Works允许以位图、VRML、XGL、ZGL格式保存结果绘图，并且可以用AVI格式保存动画。你可以用ReportWizard将这些结果都保存在报告中。以BMP、VRML、XGL、ZGL形式保存结果绘图的步骤：1.选择需要输出的项。2.单击鼠标右键，选择SaveAs。3.从另存为类型下拉列表菜单中选择需要的文件格式。4.确定保存的路径和文件名。5.单击Save。用AVI格式保存动画：1.选择需要输出的项。2.单击鼠标右键，选择Animate。显示Animate对话框。3.设置桢和速度。4.选择SaveasAVIFile。视频压缩对话框打开。5.从Comperssor（压缩器）中，选MicrosoftVideo1，单击OK。6.指定保存路径。7.关闭动画对话框。*报告产生一个分析报告的步骤：1.在COSMOS/Works管理器中选择专题名称，单击鼠标右键。2.点击Report（报告）启动ReportWizard（报告向导）。3.选择你需要的分析内容。4.单击OK。*设计检查向导设计检查向导，根据预先设置好的静力分析失败标准估计模型的安全性。COSMOS/Works支持下列的失败标准：TheMaximumvonMisesStresscriterionThemaximumShearStresscriterionTheMohr-CoulombStresscriterionTheMaximumNormalStresscriterion11、接触问题COSMOS/Works在静力和热分析中，可以进行装配体的接触条件设置，但网格的类型必需是SolidMesh（实体网格）。在分析中可以考虑两个接触面间的摩擦。当指定接触条件时，一个Contact/Gaps的图表出现在管理树中。指定模型中接触面的接触类型是一个非常简单的操作。两面之间的接触类型可以设置为以下几种类型:※Bonded※Free※Nodetonode※Surface(face-to-face)不同的接触面具有不同的接触条件。工作过程如下：全局接触条件为所有的接触面设定一个接触条件。部件接触条件，设定一个部件和其他部件接触面的所有接触条件，它的设定优先于全局接触条件。局部接触条件，指定两个面之间的接触条件，其设定优先于部件接触条件。12、结果数据库一个专题的所有输入和分析结果都保存在一个数据库文件中。当对装配体进行分析时，请注意以下几点：1、确认自动以轻化状态装入零件选项被关闭，关闭这个选项，可执行以下操作：工具，选项，系统选项，性能。当使用自动以以轻化状态装入零件时，可以明显提高进行模型的大装配操作时的性能，但在COSMOS/Works中则会引起一系列错误。2、可在对模型创建专题之前和之后，对零件或子装配体进行压缩。3、可以使用常规或爆炸视图。13、单位设置当对负荷和边界进行定义时，COSMOS/Works允许自由选择所用的单位。你可以通过以下操作设顶首选单位：点击COSMOS/Works，Preferences,然后单击单位表。直到你更换首选单位之前，COSMOS/WORKS总是使用当前的单位进行分析。为了避免混乱，现在使用的单位设置总是显示在输入数据和结果中。14、语言COSMOS/Works还具有以下几种语言的版本：繁体中文、法文、德文、日文二COSMOS/Works实例一般而言，分析程序概略分为六个步骤：1、绘制模型2、指定材料、元素和截面3、网格生成4、约束与加载5、执行分析6、结果显示在市场上常见的分析软件Cosmos、Ansys与Nastran等，都可以由上述六个步骤设定与执行。以往设计工程师的任务并不包含分析程序，然而随着软件愈来愈易学易用，设计工程师逐渐能够在设计时，做简单的分析工作，以增强设计的可行性。1、COSMOSWORKS下拉菜单内容1）.模型与主菜单在进行分析之前必须先绘制模型（也可以用其他格式导入）。本模块可接受的模型为实体与曲面模型。实体模型以3-D实体元素建立网格，无需定义截面特性。曲面模型一2-D元素建立网格，必须定义截面厚度。下图为一简单的实体模型。为节省时间，以实心的实体模型，而不以常用的薄壳实体零件进行分析，然而其程序是完全相同的。下图右为CosmosWorks模块的主菜单，若已经安装了该模块，而主菜单未显示于窗口中，可在下拉式菜单中选取工具>插件命令，并勾选该模块即可。本分析模块的执行程序简述如下：1.建立分析程序study2.指定材料applymaterialstoall3.插入（约束与负载）insert(restrainsandloads)4.建立网格mesh5.执行分析run6.图表结果plotandlistresults在主菜单中有插入insert、薄壳shells、网格mesh、图标结果plotresults、列表结果listresults、结果工具resultstools以及最优化optimization等次菜单。2）.插入子菜单插入insert子菜单在于设定约束与加载。约束restraints为限制条件或位移的设定、压力pressure为均布力负载，力force为集中力负载、重力gravity为直线加速度负载、向心力centrifugalforce为旋转加速度负载。其他尚有temperature温度负载、convection对流负载、heatflux热通量负载、heatpower热功率产生的负载以及radiation热辐射负载.3）.薄壳子菜单薄壳shells子菜单在于设定曲面架构的模型，以2-D元素建立网格，必须定义截面厚度。4）.网格子菜单网格mesh子菜单壳定义网格的预设尺寸、边界图元的处理设定以及公差等数值。通常网格的产生可以直接按工具栏的网格图标，并接受系统预设的网格尺寸。5）.图表子菜单结果的图标plotresults有变形deformationshape图标、位移displacement图标、应力stress图标、应变strain图标以及热thermal分析结果图标等。其中又有对话框，可供设定以彩色图块fringes、向量图vector、剖面图sector以及等值曲面图iso-plot等。6）.列表子菜单结果的列表listresults有变形deformationshape列表、位移displacement列表、应力stress列表、应变strain列表以及热thermal分析结果列表等。其中又有对话框，可供设定列表数值等。7）.结果工具子菜单结果工具子菜单主要包含动态显示animate、探询probe、反作用力reactionforce、设计检查向导designcheckwizard以及收敛图表convergencegraph等，还有打印print、储存saveas、剪影cliping、色表colormapping以及坐标轴axes等设定。8）.最优化子菜单最优化子菜单包括设计目标objective、设计变量designvariables以及最优化的限制条件constrains。还有设计循环的结果designcycle、设计历史图表designhistorygraph以及局部趋势图表localtrendgraph等9）、主工具栏图标在主工具栏中有新增分析程序、指定材料、网格产生、执行分析、网格显示与否以及图元选择等次工具图标，如下图所示。执行分析程序时，由左向右执行。首先新增一个分析程序，接着指定材料并建立网格，然后切换到插入工具栏中，定义约束和加载，再回到此主菜单中，执行分析。完成分析后即可由结果工具栏，或下拉式菜单，显示各种分析结果。10）、负载工具栏图标负载工具栏相当于插入子菜单，在于设定约束与负载。11）、结果工具栏图标结果工具栏相当于结果工具子菜单。2、建立新分析程序现在开始进行分析设定。首先必须新增一个分析程序，在下拉菜单中，选择CosmosWorks>study命令，系统即可显示如下的对话框。在其中点选add按钮，新增一个分析程序，系统即可显示如右下图的对话框。在第一栏newstudy新分析程序栏中，键入名称：study-1，并指定分析形式为staticanalysis静力分析。完成设定后按下ok完成新增分析程序定义。左下图的property特性按钮，用于指定分析形式的具体选项设定。例如，在静力分析中，分析选项包括是否包含热分析、空隙元素的设定、求解程序的指定以及高低阶元素的切换等。3、指定材料参数材料参数的指定，可直接使用系统提供的材料数据库，或一一键入材料的特性参数，如弹性系数、密度、泊松比与剪弹性系数等。左下图为材料参数对话框，提供系统预设的材料名称与性质，在此我们选择steel>AlloySteel合金钢，按下确定完成材料参数的指定。关于材料的单位，可视应用条件选择相应的单位。在“选择材料库”页中选择“Input”,可以手动输入库中没有的材料参数。首先必须指定单位以及材料性质的形式，选择等向性或非等向性材料，根据各参数在其所在行中双击“value”项，输入相应数值即可。材料性质的形式包含了等向性或非等向性材料，等向性材料每个方向的材料性质相同，而非等向性材料在各方向则有不同的材料参数值。例如，在等向性材料中，杨氏系数只有EX一个，其他方向的刚性亦同。而非等向性材料在X方向杨氏系数为EX，在Y方向杨氏系数为EY，而在Z方向杨氏系数为EZ，其EX、EY、EZ各不相同。4、建立网格a.网格设定在完成建模、新增分析程序击材料参数的定义后，接着将进行网格的划分。在下拉菜单中，选择CosmosWorks>mesh命令，系统即可显示如左下图的对话框，其中显示系统预设的元素尺寸及公差值。按下ok后，系统即进行划分网格，并显示相应的信息窗口。b.显示网格完成网格划分后，系统显示左下图的信息窗口，提示网格划分已经完成。接着在主工具栏中，点选网格显示的图标，系统即以网格显示模型，如图所示。查看完毕再按网格显示图标，回到实体模型的显示。5、约束限制条件a.指定约束位置在前边步骤完成之后，接着将进行外部条件的设定。指定零件的端面如图所示，并在下拉菜单中，选择CosmosWorks>insert>restrains命令，也可用工具栏上的约束条件按钮执行。b.下图为约束条件对话框，指定约束形式、图元颜色以及位移与单位等，按下ok完成设定。6、施加载荷a.指定约束位置如图指定零件的位置，并在下拉菜单中选择CosmosWorks>insert>pressure命令，也可用工具栏上的均布力按钮执行。b.下图为均布力加载对话框，指定施加压力的形式、图元颜色以及压力值与单位等，按下ok完成加载设定。此时系统显示如右上图。7、执行分析在下拉菜单中，选择CosmosWorks>run命令，或用工具栏上的执行分析按钮执行，如下图所示。执行的过程系统显示分析元素、节点以及DOF自由度的数目。8、显示结果a.变形图设定在执行分析完成后，用CosmosWorks>plotresults>deformedshape命令来显示结果，系统出现如图对话框，提供指定变形显示的放大比例与色彩，接受预设值按下确定。b.变形图标完成变形图标的设定后，系统显示变形后的模型于窗口中。它可以以预设的实体模型显示，c.位移图设定在下拉式菜单中，选择CosmosWorks>PlotResults>Displacement指令如下图左，系统即显示如下图右的对话框，提供指定应力与反作用力的单位、位移显示的放大比例与色彩等，接受预设值按下确定。d.位移显示模式对话框第二页为位移显示模式，包含Fringe色块显示图、Vector向量图、Section断面图以及Iso等值曲面图。对话框下方尚可选择位移的Component分量。e.边界显示模式对话框第三页为位移显示选项设定，包含显示数值范围与放大倍率。边界显示选项BoundaryOptions可指定None不显示边界线、Model模型显示以及Mesh网格边界显示，并可指定其色彩。f.色块显示又可选择点、线以及区域填满等模式，选择底色填满显示如下图左，并以网格模式显示边缘。g.位移向量图标若选择以向量显示，并指定以色彩显示如下图左，结果显示如下图右。向量图的优点在于，除能以色彩显示位移数值之外，尚可显示位移的方向。h.应力图设定在下拉式菜单中，选择CosmosWork>PlotResults>Stress指令如下图左，系统即显示如下图右的对话框，提供指定剪应力或正向应力等分量，选择VonMise总和应力，并按下确定。i.色彩应力图标色块显示同样可选择点、线以及区域填满等模式，选择均匀色填满显示如上图，并以实体模型作为显示边缘的设定。j.列表设定在下拉式菜单中，选择CosmosWorks>ListResults>Strain指令，系统即显示如下图的对话框，提供指定剪应变或正向应变等分量，选择Equivalent等值应变，并按下确定。k.应变列表结果列表设定时，可指定排序的方式、显示的小数位数以及显示元素的范围等。接受预设值以应变的绝对值排序，显示至小数下五位，且显示所有元素的应变值。部分结果显示于下图中。l.反作用力与设计检查精灵在下拉式菜单中，选择CosmosWorks>ListResults>ReactionForce指令，显示反作用力，或在结果工具栏中，点选反作用力，系统即列出结果如右图。在下拉式菜单中，选择Cosmos-Works>ListResults>DesignCheckWizard设计检查精灵指令，或在结果工具栏中，点选设计检查如下图所示。m.设计检查设定设计检查精灵的第二步对话框如下图，可指定显示检查判准是根据降伏强度、最大强度或自订判准值。按下Next到第三步如下图右，对话框中提供选择以安全系数分布图显示、相对值的应力分布或自订安全系数。选择预设的自订安全系数显示，并接受预设的安全系数值1如下图右。n.设计检查结果设计检查结果显示在安全系数为1的情形下，所有元素的应力都示超过降伏强度。你可以在第三步切换为以安全系数分布图，或相对值的应力分布显示，比较其中差异，亦可变更安全系数值看看其效果。o.动态显示设定在下拉式菜单中，选择CosmosWorks>ResultsTools>Animate指令,动态显示应力图标，可在结果工具栏中，点选动态显示如下图左。系统的动态显示对话框中，可指定第每秒的Frames影格数，以及是否同时将动态显示影片保存。p.动态显示应力下图为应力图标显示时，不同时间的影像。动态显示的优点在于，可直接呈现结果的变化情形。在自然振动分析时，尚可显示不同频率下的振动模式。q.报告产生之设定本模块还提供自动产生报告的功能。在下拉式菜单中，选择CosmosWorks>Reeport指令，系统即显示如下图左的选项对话框，勾选将产生报告的项目，或接受预设的全选。首先在下图左所勾选的项目中，点选Title标题并按下Set设定，如箭头所示，系统即显示如下图右的对话框，提供指定报告的标题。键入自订标题，或接受系统预设的标题，如上图所示。r.指定报告的位移图在上图所勾选的项目中，点选DisplacementResults位移结果，并按下Set键设定为Bitmap格式的图档，按下Browse浏览，将先前剪影的图片载入。s.指定位移图的影像文件将先前剪影并保存的图片，点选并打开。系统即在Location图档位置栏中，显示其文件目录，按下OK完成设定。t.指定报告的应力图在上图所勾选的项目中，点选StressResults应力结果，并按下Set设定如箭头所示，系