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solidworks教程资料:
14.3 SolidWorks零件有限元分析实际应用
    下面以图14.3.1所示的零件校型为例,介绍机械零件限元分析的一般过程.
    图14.3.1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
 
14.3.1 打开模型文件,新建分析算例
    Step1打开文件D: \swl4\work\chl4.03\ 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
14.3.2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下方会出现算例树,如图14.3.3
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.


算例对话框导航选项卡
 
14.3.2应用材料
  Step 1.选择下拉菜单命令,系
统弹出图14.3.4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.
  Step4.单击对话框中的按钮,关闭“材料”对话框.

材料对话框
    注意:如果窝要的材料在材并列表中没有提供,可以根据需要自定义材料,具体操作
请参看本书第3章相关内容.
 
14.3.3添加夹具
    进行静态分析,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 1.选择下拉菜单命令,系统弹
出图14.3.5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14.3.6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,此模型在没有弹性史形的情况下
是无法移动的。
  Step4.单击对话框中的按钮,完成夹具添加.

夹具对话框定义约束面

夹具对话框

 
14.3.4 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
Solidworks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 l.选择下拉菜单命令,系统弹出
图143.8所示的“力/扭矩”对话框.
Stcp2.定义载荷面。在图形区选取图14.3.9所示的模型表面为载荷面。
Step3.定义力参数.在对话框的区域的文本框中输入力的大小值为1000,迭
单选项,其他选项采用系统默认设置值。
Step4.单击对话框中的按钮,完成外部载荷力的添加.

力扭矩对话框定义载荷面

        的作用力均为给定的力值.
    ·单选项:选中该选项,如果添加的载荷力作用在多个面上,则每个面上的
        作用力总和为给定的力值.
    在Solidworks中提供了多种外部载荷.在算例树中右击,系统弹出图14.3.10
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.

快捷菜单
图14.3.10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,时一个平面、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
    接承担力拒,如果要时实体单元施加力矩.必须先将其转换成相应的分布力或远
    程载荷.
.扭矩:适合于圈柱面,按照右手挽则烧参考轴施加力矩.转轴14-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.
.抽承载荷:在两个接触的圆柱面之间定义轴承载荷.
.远程载荷/质量:接的结果传递法向载荷.
.分布质贡:分布载待就是施加到所选面,以模拟被压缩(或不包含在模型中)的
    零件质量.
 
14.3.5 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
Solid Works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。
  Stepl.选择下拉菜单命令.系统弹出图
14.3.11所示的“网格”对话框,在对话框中采用系统默认参数设置值。

网格对话框




  Step2.单击对话框中的按钮,系统弹出图14.3.12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14.3.13所示。

网格进展对话框划分网格
 
14.3.6运行算例
网格划分完成后就可以进行解算了.
Step1,选择下拉菜单命令,系统弹出图14.3.14所示的对话
显示求解进程。

求解对话框
    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14.3.15
所示。

算例树
 
14.3.7 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
  Stcpl.在算例树中右击,系统弹出图14.3.16
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14.3.17所示的应力(vonMises)图解。

快捷菜单
    注意:应力(vonMises )图解一般为默认显示图解,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。

应力图解
  Stcp2.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14.3.18所示的位移(合位移)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性移是0.009mm,变形位移是非常小的,这种变
形在实际中也是现察不到的,在图解中看到的变形实际上是放大后的效果.

位移图解
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14.3.19所示的应变(等量)图解。

应变图解
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14.3.20所示的“应力图解”对话框。

应力图解对话框


显示为张量图解
    说明:波节应力和单元应力一般是不同的,但是两者间的差异太大说明网格划分不够
精细。

波节应力
·区域:主要用于定义图解变形比例.
  ·单选项:选中该单选项,系统自动设置形比例.
  ·单选项:选中该单选项.图解采用真实比例变形.
  ·单选项:选中该单选项,用户自定义变形,在文本框中输
    入比例值。

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14.3.24所示的“图表选项”对话框。

图表选项对话框
图14.3.24所示的“图表选项”对话框中各选项说明如下。
·区域主要选项说明如下.
    ·复选框:在模型中显示最小注解(图14.3.25).
    ·复选框:在模型中显示最大注解(图14.3.26).

显示最小注解显示最大注解
·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14.3.27).
·复选框:显示图例(图14.3.28).

显示图解细节显示图例


 颜色选项区域
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14.3.31所示的“设定”对话框。
图14.3.31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14.3.32a ).

设定对话框
·选项:边缘用两线显示(图14.3.32b ).
 ·选项:边缘离散显示(图14.3.32c ).
 ·选项:边缘连续显示(图14.3.32d).

边缘类型
·区域:用于定义边界显示样式.
  ·选项:无边界显示(图14.3.33a).
  ·选项:显示模型边界线(图14.3.33b ).
  ·选项:显示网格边线(图14.3.33c).
  ·按钮:单击该按妞,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
      14.3.34)

将模型叠加于变形形状上
 
14.3.8 其他结果图解显示工具及报告文件
1.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.使用工具,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14.3.35所示的“截面”对话
框。
  Stcp2.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.
  Step3.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,此时显示结果图解如图
14.3.36所示。

截面对话框图解结果显示
    注意:剪裁截面可以根据需要最多添加六个截面.
图14.3.35所示的“截面”对话框中各选项说明如下。
·区域:用于定义截面类型和截面位置.
  ·按钮:定义一个平面截面来刹切实体(图,4.3.37a ).
  ·按钮:定义一个国柱面截面来刹切实体(图14.3.37b ).
  ·按钮:定义一个球截面来刹切实体(图14.3.37c).

截面类型

截面显示方式
在截面上显示图解未切除部分显示图解

2. ISO剪裁
在评估结果的时候.有时需要知道某一区间的图解显示,使用工具.
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 1.选择下拉菜单命令,系统
弹出图14.3.41的“ISO剪裁”对话框。

剪裁对话框
    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.在对话框的文本框中输入数值8000000 (8MPa)。
  Step3.定义等值2。在对话框的文本框中输入数值1500000 (1.5MPa),图解
结果如图14.3.42所示.
    注意:ISO剪裁等值可以根据禽要最多添加六个等值.

图解结果显示
    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。
  Step 1.选择下拉菜单命令,系统弹出
图14.3.43所示的“探测结果”对话框.
    Step2.定义探渊类型.在“探测结果”对话框的区域选中单选项。
    Step3.定义探渊位置.在图14.3.44所示的模型位置单击.在对话框的区域显示
探测结果,如图14.3.44所示。

探测结果对话框探测结果
  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14.3.45所示的“探测结果”图表.
  图14.3.43所示的“探测结果”对话框中各选项说明如下。
· 区域主要选项说明如下.
   ·单选项:选中该选项,选取特定的住工进行探测.
   ·单选项:选中该选项,对传感器进行探测.

探测结果图表
  ·选项:选中该选项,时所选择的点、线或面进行探测.
    选中该选项,然后选取图14.3.46所示的西为探测实体.
    单击对话框中的按钮,在区域显示该面上的探
    测结果,同时,在对话框中的区域显示主要参数值(图14.3.47).

定义探测实体探测结果对话框
  ·区域:用子保存探侧结果文件,可以将结果保存为一个文件,图表或传
    感器.

动画对话框视频压缩对话框
    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生成HTML或WORD
格式的报告文件。下面介绍其操作方法.
  Step1.选择下拉菜单命令,系统弹出图14.3.50所示的“报
告选项”对话框。
  Step2.对话框中各项设置如图14.3.50所示.
  Step3.单击对话框中的按钮,系统弹出图;4.3.51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.

报告选项对话框
生成报表对话框

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