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solidworks教程资料:
11.3 有限元分析范例1
    下面以图11.3.1所示的零件模型为例,介绍有限元分析的一般过程。
    图11.3.1所示是一材料为合金钢的零件,在零件的上表面(面1)上施加1000N的力,
零件侧面(面2)是固定面,在这种情况下分析该零件的应力、应变及位移分布,分析零
件在这种工况下是否会被破坏。

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分析对象
 
11.3.1 打开模型文件,新建分析算例
    Step1.打开文件D: \swl5.2\work\ch11.03\ analysis.SLDPRT.
    注意:打开零件后,需确认已将SolidWorks Simulation插件激活。
  Step2.新建一个算例。选择下拉菜单命令,系统弹出图
11.3.2所示的“算例”对话框。
    Step3.定义算例类型.采用系统默认的算例名称,在“算例”对话框的区域中单
击“静应力分析”按钮,即新建一个静态分析算例.
    说明:选择不同的算例类型,可以进行不同类型的有限元分析.
  Step4.单击对话框中的按钮,完成算例新建.
    说明:新建一个分析算例后,在导航选项卡中模型树的下方会出现算例树,如图11.3.3
所示.在有限元分析过程中,对分析参数以及分析对象的修改,都可以在算例树中进行,
另外,分析结果的查看,也要在算例树中进行.


对话框选项卡
 
11.3.2应用材料
Stcp 1.选择下拉菜单命令,系
统弹出图11.3.4所示的“材料”对话框。
  Step2.在对话框中的材料列表中依次单击前的节
点,然后在展开列表中选择材料。
  Step3.单击对话框中的按钮,将材料应用到模型中。
Stcp4.单击对话框中的按钮,关闭“材料”对话框。

对话框
    注意:如果需要的材料在材料列表中没有提供,可以根据需要自定义材料,具体操作
请参看本书第3章的相关内容.
 
11.3.3添加夹具
    进行静应力分析分析,模型必须添加合理约束,使之无法移动,在SolidWorks中提供
了多种夹具来约束模型,夹具可以添加到模型的点、线和面上。
  Step I.选择下拉菜单命令,系统弹
出图11.3.5所示的“夹具”对话框。
  Step2.定义夹具类型.在对话框中的区域下单击按钮,即添加固定
几何体约束。
    Step3.定义约束面。在图形区选取图11.3.6所示的模型表面为约束面,即将该面完全固定.
    说明:添加夹具后,就完全限制了模型的空间运动,此模型在没有弹性变形的情况下
是无法移动的。
  Step4.单击对话框中的按钮,完成添加夹具。
对话框定义约束面

对话框

 
11.3.4添加外部载荷
    在模型中添加夹具后,必须向模型中添加外部载荷(或力)才能进行有限元分析,在
Solid Works中提供了多种外部载荷,外部载荷可以添加到模型的点、线和面上。
  Step 1.选择下拉菜单命令,系统弹出
图11.3.8所示的“力/扭矩”对话框。
Step2.定义载荷面。在图形区选取图11.3.9所示的模型表面为载荷面.
对话框定义载荷面


    在Solid Works中提供了多种外部载荷,在算例树中右击,系统弹出图11.3.10
所示的快捷菜单,在快捷菜单中选择一种载荷即可向模型中添加该载荷。
    图11.3.10所示的快捷菜单中各选项说明如下:
    .力:沿所选的参考面(平面、边、面或轴线)所确定的方向,对一个平面、一条
        边或一个点施加力或力矩,注意只有在壳单元中才能施加力矩,壳单元的每个节
        点有六个自由度,可以承担力矩,而实体单元每个节点只有三个自由度,不能直
        接承担力矩,如果要对实体单元施加力矩,必须先将其转换成相应的分布力或远
        程载荷.
    .扭矩:适合于圆柱面,按照右手规则绕参考轴施加力矩.转轴必须在Solid Works
        中定义.
·压力:对一个面作用压力,可以是定向的或可变的,如水压.
·引力:对零件或装配体指定线性加速度.
·离心力:对零件或装配体指定角速度或加速度.
·轴承载荷:在两个接触的圆柱面之间定义轴承载荷.
·远程载荷/质量:通过连接的结果传递法向载荷.
·分布质量:分布载荷就是施加到所选面,以模拟被压缩(或不包含在模型中)的
零件质量.
 
11.3.5生成网格
    模型在开始分析之前的最后一步就是网格划分,模型将被自动划分成有限个单元,默
认情况下,SolidWorks Simulation采用等密度网格,网格单元大小和公差是系统基于
SolidWork:模型的几何形状外形自动计算的。
    网格密度直接影响分析结果精度.单元越小,离散误差越低,但相应的网格划分和解
算时间也越长。一般来说,在SolidWorks Simulation分析中,默认的网格划分都可以使离
散误差保持在可接受的范围之内,同时使网格划分和解算时间较短。
  Step 1.选择下拉菜单命令,系统弹出图
11.3.11所示的“网格”对话框,在对话框中采用系统默认参数设置值.

快捷菜单对话框
Step2.单击对话框中的按钮,系统弹出图11.3.12所示的“网格进展”对话框,显
示网格划分进展:完成网格划分,结果如图11.3.13所示。

网格进展对话框划分网格
图11.3.11所示的“网格”对话框中各选项说明如下:
·区域:主要用于粗略定义网格单元大小.
 ·滑块:滑块越接近粗糙,网格单元越粗糙;滑块越接近良好,网格单元越
    精细.
 ·按钮:单击该按钮,网格参数回到默认值,重新设置网格参数.

 
11.3.6运行算例
  Step 1.在工具栏中选择命令.系统弹出图11.3.14腼的
“求解”对话框,显示求解进程。
    Step2.求解结束之后,在算例树的结果下面生成应力、位移和应变图解,如图11.3.15
所示.

对话框模型树
 
11.3.7 结果查看与评估
求解完成后,就可以查看结果图解,并对结果进行评估。下面介绍结果的一些查看方
Step 1.在算例树中右击,系统弹出图11.3.16所示的快捷菜单,在弹
出的快捷菜单中选择命令,系统显示图11.3.17所示的应力(vonMises)图解。

快捷菜的那应力图解
    注意:应力(vonMises)图解一般为跌认显示图解,即解算结束之后显示出来的就是
该图解了,所以,一般情况下,该步操作可以省略.
    说明:从结果图解中可以看出,在该种工况下,零件能够承受的最大应力为10.5MPa,
而该种材料(前面定义的合金钢)的最大屈服应力为620MPa,即在该种工况下,零件可以
安全工作.
  Step2.在算例树中右击,在弹出的快捷菜单中选择命令,系统
显示图11.3.18所示的位移(合位移)图解。

图解
说明:位移(合位移)图解反映零件在该种工况下发生变形的趋势,从图解中可以看 
出,在该种工况下,零件发生变形的最大位移是0.009mm,变形位移是非常小的,这种变
形在实际中也是观察不到的,在图解中看到的变形实际上是放大后的效果.
  Step3.在算例树中右击,在弹出的快捷菜单中选择 命令,系统
显示图11.3.19所示的应变(等量)图解。

图解

结果图解可以通过几种方法进行修改,以控制图解中的内容、单位、显示以及注解.
在算例树中右击.在弹出的快捷菜单中选择命令,系
统弹出图11.3.20所示的“应力图解”对话框.

对话框


波节应力
单元应力
在算例树中右击,在弹出的快捷菜单中选择命令,系
统显示图11.3.24所示的“图表选项”对话框。
图11.3.24所示的“图表选项”对话框中各选项说明如下:

对话框
·区域的主要选项说明如下:
 ·复选框:在模型中显示最小注解(图11.3.25).
 ·复选框:在模型中显示最大注解(图11.3.26).
 ·复选框:显示图解细节,包括模型名称、算例名称、图解类型
和变形比例(图11.3.27)。
显示最小注解显示最大注解显示图解细节

选项区域

颜色选项
  在算例树中右击,在弹出的快捷菜单中选择命令,系
统显示图11.3.31所示的“设定”对话框。
图11.3.31所示的“设定”对话框中各选项说明如下:
·区域:主要用于定义边缘显示样式.
·选项:边缘用连续点显示(图11.3.32a).
·选项:边缘用曲线显示(图11.3.32b) .
·选项:边缘离散显示(图1.3.32c ).
·选项:边缘连续显示(图11.3.32d ).

设定对话框边缘类型
·区域:用于定义边界显示样式.
  ·选项:无边界显示(图11.3.33a ).
  ·选项:显示模型边界(图11.3.33b).
  ·选项:显示网格边界(图11.3.33c).
  按钮:单击该按钮,编辑边界线颜色.

边界类型
·区域:主要用于定义变形图解显示.
 ·复选框:选中该复选框,原始模型显示在图解中(图
11.3.34).

将模型叠加与变形形状上
 
11.3.8其他结果图解显示工具及报告文件
    ,.截面剪裁
  在评估结果的时候,有时需要知道实体内部的应力分布情况,使用
具,可以定义一个截面去剖切模型实体,然后在剖切截面上显示结果图解。下面介绍截面剪裁
工具的使用方法.
  Step 1.选择下拉菜单命令,系统
弹出图113.35所示的“截面”对话框。
  Step2.定义截面类型.在对话框中单击“基准面”按钮,即设置一个平面截面.
  Stcp3.选取截面。在对话框中激活后的文本框,然后在模型树中选取上视基准面作
为截面,效果如图11.3.36所示。
    注意:剪裁截面可以根据需要最多添加六个截面.

对话框效果图


截面类型
界面显示方式
2.  ISO剪裁
  在评估结果的时候,有时需要知道某一区间之间的图解显示,使用
具,可以定义若干个等值区间,以查看该区间的图解显示。下面介绍ISO剪裁工具的使用方法。
Step I.选择下拉菜单命令,系统
弹出图11.3.41的“ISO剪裁”对话框.

在截面新行显示图解未切除部分显示轮廓对话框
    说明:在使用ISO剪裁工具时,应在应力显示的情况下进行.
  Step2.定义等值1.在对话框中的文本框中输入数值8000000 (8MPa ).
  Step3.定义等值2.在对话框中的文本框中输入数值1500000 (1.5MPa),图
解结果如图11.3.42所示.
    注意:ISO剪裁等值可以根据需要最多添加六个等值.
    3.探测
  在评估结果的时候,有时需要知道实体上某一特定位置的参数值,使用
具,可以探测某一位置上的应力值,还可以以表格或图解的形式显示图解参数值。下面介绍探
测的使用方法。

图解结果显示
Step l.选择下拉菜单命令.系统弹出
图11.3.43所示的“探测结果”对话框。
  Step2.定义探测类型。在“探测结果”对话框的区域选中单选按钮.
  Step3.定义探测位置。在图11.3.44所示的模型位置单击,在对话框的区域显示
探测结果,如图11.3.44所示。

对话框探测结果
  Step4.查看探测结果图表.在对话框的区域中单击“图解”按钮,系统弹
出图11.3.45所示的探测结果图表。
图表

定义探测实体
4.动画
    在评估结果的时候,有时需要了解模型在工况下的动态应力分布情况,使用
工具,可以观察应力动态变化并生成基于Windows的视频文件.下面介绍动画
的操作方法。
对话框

对话框对话框
5.生成分析报告
    在完成各项分析以及评估结束之后,一般需要生成一份完整的分析报告,以方便查阅、
演示或存档.使用工具,可以采用任何预先定义的报表样式出版成、或
Word格式的报告文件.下面介绍其操作方法。
  Step 1.选择下拉菜单命令,系统弹出图11.3.50所示的“报
告选项”对话框。
  Step2.对话框中各项设置如图11.3.50所示。
  Stcp3.单击对话框中的按钮,系统弹出图11.3.51所示的“生成报表”对话
框,显示报表生成进度。
  Step4.选择下拉菜单命令,保存分析结果.

对话框对话框

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