Pro/Mechanica Structure：进行零件模型和装配模 型的结构分析和优化分析。
5.1.2proe优化设计步骤
1三维建模
2 平面 应力分析
三维模型
3 PROE优化设计
应力分析
步骤
优化设计
5
灵敏度分析
4
5.1.3PROE优化设计实例 5.1 风险管理概述
基于PROE的活动 扳手优化
5.1.4——扳手建模 5.1 风险管理概述
与实际模型相比，有限元模型作了适当简化。 模型是以FRONT平面为草图平面建立的实体拉伸特征，实体的厚 度为10mm，方向为向屏幕内侧生成。
5.1.4——平面应力分析
• 进入Pro/Meห้องสมุดไป่ตู้hanica工作环境
5.1.4——定义材料厚度
5.1.4——定义约束载荷
扳手厚度（d0）10尺寸，手柄宽度（d10）12.5尺寸
5.1.4——灵敏度分析
接下来会自动进行局部灵敏度和全局灵敏度分析
优化的目的是在设计结构时以减 轻产品重量为最高原则，而通过 应力分析条纹图可知扳手尾端对 应力的影响最小，因此在扳手尾 端增加一个φ10的通孔。
5.1.4——优化设计
本次设计的优化目标是，在满足应力要求的前提下，尽可 能达到质量轻、体积小、形状合理，并最大限度的减缓过 渡区的应力集中。 利用已建立好的扳手厚度、扳手尾端孔径进行优化设计， 将这两个参数全部作为设计参数。
进行扳手模型优化设计需要完成以下工 作： 创建几何模型、简化模型 定义材料属性（Mechanica里完成定义） 定义约束 定义载荷 静态分析 定义设计参数、运行灵敏度分析
5.1.4——定义约束 载荷
为了摸拟扳手的实际工作情况，对扳手钳口与螺母接触的 平面区域施加约束。
为了摸拟手对扳手的作用，在手柄尾部上表面长为75mm 的矩形区域内，施加均布力，此均布力沿X轴方向的分力 为-50N，沿Y轴方向的分力为-100N。
5.1.4——建立分析任务
定义静态分析 将根据模型中指定的约束和载荷，来计算模型中变形、应力和应变。 可知模型是否可以承受得住指定的载荷条件、零件所能承受的临界点
在何处，以及零件变形的位移量是多少。
5.1.4——灵敏度分析
将模型中扳手厚度、手柄宽度作为创建局部灵敏 度研究的设计参数，比较这两个参数对模型质量、 von Mises应力和端点位移有多大影响。
扳手
能够用PROE建模的物体
5.2.1 ANSYS
ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析（FEA）软件，是世界范围内增长最快 的计算机辅助工程（CAE）软件，能与多数计算机辅助设计（CAD，computer Aided design） 软件接口，实现数据的共享和交换，如Creo, NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD等。是融 结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。
5.1.4——优化设计
5.1.4——优化设计
优化分析结果
更新零件
5.2 结论
通过运用Pro/MECHANICA对扳手进行平面、三维模型应力分析、敏 感度分析及优化设计，可以拓展到对于任何产品而言，在满足设计要 求的前提下，采用过程优化设计方法，对产品机构、设计参数、结构 形状等参数进行优化设计，尽早发现设计中的缺陷，并验证产品功能 和性能的可靠性，使产品机构性能达到最佳状态。
软P件r之o一/E，：特功别是能在强国大内产的品三设维计领C域A占D据/C重A要E位/C置A。M （ proe/nc ） 一体化、集成化软件，涵盖产品从设计到制造的全过 程，可以迅速提高企业在产品工程设计与制造方面的 效率。
Pro/Mechanica ：有限元分析技术，CAE核心技术 之一。三大模块：结构分析、温度分析、运动分析。 利用有限元分析功能，发现零部件的薄弱部位，通过 变更设计参数来改变几何形状，从而得到最优结果。
5. 2 .2ANSYS实现优化的基本过程
最终进行优化设计
1.参数化建模和 加载
搜寻设计域
分析文件
初始设计
2.求解
3. 参数化结果
5. 2 .2ANSYS实现优化的具体过程
创建循环使用的分析文件
(1) 参数化建立模型(PREP7) 用设计变量作为参数建模的工作是在PREP7中完成的。 (2) 求解(SOLUTION) 求解器用于定义分析类型和分析选项，施加载荷，指定载荷步，完成有限元计算。所有 分析用到的数据都要指定：凝聚法分析中的主自由度，非线性分析中的收敛准则，谐波 分析中的频率范围等。载荷和边界条件也可以作为设计变量。 (3) 提取并指定状态变量和目标函数(POST1/POST26) 提取结果并赋值给相应的参数。这些参数一般为状态变量和目标函数。提取数据的操作 用*GET命令(Utility Menu>Parameters>Get Scalar Data)实现。 (4) 分析文件的准备
声明优化变量
该步骤指定哪些参数是设计变量，哪些参数是状态参数， 哪些参数是目标函数，允许有不超过60个设计变量和不超 过100个状态变量，但只能有一个目标函数。
选择优化工具或优化方法
ANSYS提供了一些优化工具和方法，默认方法是单次循
指环定，优指定化后循续环优控化制的方工具式和方法的命令为：OPTYPE。
5
分
常用优化软件及其优化设计使用范围
第五部
5.1.1 PROE优化设计
PROE
Pro/Engineer操作软件是美国参数技术公司（PTC)旗下的 CAD/CAM/CAE一体化的三维软件。Pro/Engineer软件以参数化著 称，是参数化技术的最早应用者，在目前的三维造型软件领域中占有 着重要地位。Pro/Engineer作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域 的新标准而得到业界的认可和推广，是现今主流的CAD/CAM/CAE
建立优化分析的参数
完成分析文件的建立后，就可以进行优化分析了，如果 在交互方式下进行优化的话，最好先在ANSYS数据库中用分 析文件建立参数，其优点有：初始参数可以作为一阶分析 方法的起点，且对于优化过程参数在数据库中可以在GUI下 进行操作，便于定义优化变量。
进入OPT指定分析文件
该步骤是由OPT处理器来完成，其命令为：/OPT。