SolidWorks_Simulation三維分析

1、SolidWorks 三維仿真分析（一）技術(shù)中心 周歡輝2015年9月目錄一、 SolidWorks 三維分析簡介二、為什么要進行分析三、SolidWorks Simulation 工程實例分析-軸的受力分析四、練習(xí)一、 SolidWorks 三維分析簡介 SolidWorks三維分析就是運用SolidWorks Simulation插件進行分析。 SolidWorks Simulation是一個與SolidWorks 完全集成的設(shè)計分析系統(tǒng)。SolidWorks Simulation 提供了單一屏幕解決方案來進行應(yīng)力分析、頻率分析、扭曲分析、熱分析和優(yōu)化分析。SolidWorks Simul

2、ation 憑借著快速解算器的強有力支持，使得我們能夠使用計算機快速解決大型問題。二、為什么要進行分析 1、在我們完成了產(chǎn)品的建模工作之后，需要確保模型能夠在現(xiàn)場有效地發(fā)揮作用。如果缺乏分析工具，則只能通過昂貴且耗時的產(chǎn)品開發(fā)周期來完成這一任務(wù)。2、一般產(chǎn)品開發(fā)周期通常包括以下步驟：這一過程將一直繼續(xù)、反復(fù)，直到獲得滿意的解決方案為止。 3、分析可以幫助我們完成以下任務(wù)：1)在計算機上模擬模型的測試過程來代替昂貴的現(xiàn)場測試，從而降低費用在計算機上模擬模型的測試過程來代替昂貴的現(xiàn)場測試，從而降低費用;2)通過減少產(chǎn)品開發(fā)周期次數(shù)來縮短產(chǎn)品上市時間；通過減少產(chǎn)品開發(fā)周期次數(shù)來縮短產(chǎn)品上市時間；3)

3、快速測試許多概念和情形，然后做出最終決定?？焖贉y試許多概念和情形，然后做出最終決定。 這樣，我們就有更多的時間考慮新的設(shè)計，從而快速改進產(chǎn)品，減少研發(fā)費用，降低產(chǎn)品成本。4) 根據(jù)得出的安全系數(shù)與實際情況，可調(diào)整材料牌號或減少零件材料，以根據(jù)得出的安全系數(shù)與實際情況，可調(diào)整材料牌號或減少零件材料，以 達到降低成本達到降低成本。三、SolidWorks Simulation 工程實例分析-軸的受力分析1、手工計算2、Simulation軟件分析計算軸的受力分析 有一根軸，直徑有一根軸，直徑D=50mm,支撐跨距支撐跨距L=1500mm, 受力受力3000N 如下圖，材料如下圖，材料為為45鋼，彈

4、性模量鋼，彈性模量E=206GPa，屈服點，屈服點s=355MPa，泊松比，泊松比0.27，密度，密度7890Kg/m3。 求最大撓度、危險截面應(yīng)力并計算安全系數(shù)？求最大撓度、危險截面應(yīng)力并計算安全系數(shù)？手工計算支反力：支反力：FN1 = 1000N，F(xiàn)N2 = 2000N最大彎矩：最大彎矩：Mmax=aFN1=10001000=1000000Nmm最大撓度位置：最大撓度位置：慣性矩慣性矩:擾度：擾度： mmbLX5 .81635001500322224442 .30679664501416. 364dmmXImmXXXXEILbLFb87. 215002 .30679620600039)50

5、01500(500300039)(322322max抗彎截面系數(shù)：抗彎截面系數(shù)：最大應(yīng)力（最大應(yīng)力（A點處）為：點處）為： =Mmax/W=1000000/12271.8=81.49 MPa。A點處為單向應(yīng)力狀態(tài)：點處為單向應(yīng)力狀態(tài)： 1 = 81.49 MPa，2 = 0，3 = 0等效應(yīng)力：等效應(yīng)力：安全系數(shù)：安全系數(shù)： S=s/=355/81.49= 4.36手工計算所需時間： 約15分鐘分鐘3338 .1227132501416. 332dmmXWMPaeq49.81)()()(5 . 0213232221Simulation軟件分析計算軟件分析計算方法一：按實體單元計算 1、建立模型

6、、建立模型2、創(chuàng)建算例算例類型為、創(chuàng)建算例算例類型為【靜態(tài)靜態(tài)】3、應(yīng)用材料定義為、應(yīng)用材料定義為45鋼鋼注意：必須的材料屬性包括( 彈性模量，泊松比，密度，屈服強度)。4、添加約束、添加約束 軸的左端用一個剛性軸承支撐，限制徑向和軸向自由度。右擊【夾具】選擇【軸承夾具】，指定軸左端的圓柱面，在剛度選項下選擇【剛性】，并選擇【穩(wěn)定軸旋轉(zhuǎn)】 右端用一個柔性軸承支撐，只限制徑向自由度，而不限制軸向自由度。右擊【夾具】并選擇【軸承夾具】，選擇軸的右端圓柱面，在剛度選項下選擇【柔性】，徑向剛度輸入109N/m,軸向剛度輸入0 N/m，選中【穩(wěn)定軸旋轉(zhuǎn)】5、施加載荷、施加載荷 右擊【外部載荷】并選擇【力

7、】，選擇軸上分割的半圓柱面為受力面，點擊【選定的方向】，然后展開FeatureManager設(shè)計樹選擇【上視基準面】，在力選項下單擊【垂直于基準面】然后輸入3000N，選中【反向】使力指向?qū)嶓w。6、劃分、劃分網(wǎng)格網(wǎng)格 一般情況下默認網(wǎng)格參數(shù)即可，網(wǎng)格尺寸越小結(jié)果越精確，但計算時間更長。右擊【網(wǎng)格】圖標并選擇【生成網(wǎng)格】，單擊確定。7、運行算例自動運行。8、分析結(jié)果（1） 從Von Mises應(yīng)力圖解中可看出，最大應(yīng)力在力的作用截面上，大小82.84MPa，計算值為81.49MPa，相對誤差1.66%。（2） 從位移圖中可看出，最大撓度為2.878mm，計算值為2.871mm，相對誤差為0.24

8、% 。Von Mises應(yīng)力圖解位移圖解（撓度）最大撓度位置計算：最大撓度位置計算： 位移圖解右鍵選擇【圖表選項】，選擇【選擇最大注解】，確定，即在軸上顯示出最大撓度值。 在位移圖解繼續(xù)右鍵，選擇【探測】，并在軸上選取最大值點。即在左邊設(shè)計樹【探測結(jié)果】中顯示有該點坐標，對應(yīng)的沿軸向的坐標值即為該點與軸遠端的距離，為834.5mm ，相對誤差為2.2%（結(jié)果中所顯示坐標值的含義與所建模型的初始基準面有關(guān)）（3） 右擊【結(jié)果】文件夾選擇【定義安全系數(shù)圖解】，單擊確定得到安全系數(shù)分布圖，如圖 所示。最小安全系數(shù)為4.27，計算值為4.36，相對2.06%。Simulation 方法一計算所需時間：

9、約方法一計算所需時間：約4分鐘分鐘方法二： 按橫梁單元計算 Simulation中橫梁的要求：長細比（橫梁長/截面特征尺寸）大于10，單段橫梁的各截面應(yīng)相等，對于不等截面橫梁可分段視為橫梁，建模時各段成為單獨實體。1、建立模型、建立模型2、創(chuàng)建算、創(chuàng)建算例例 算例設(shè)置類型為【靜態(tài)】，右擊零件圖標并選擇【視為橫梁】，出現(xiàn)【結(jié)點組】，右擊【結(jié)點組】，選擇【編輯】，選中【所有】，單擊【計算】，在下面的結(jié)果框中出現(xiàn)兩個接點，并同時顯示在模型上，單擊確定。3、應(yīng)用材料定義材料為、應(yīng)用材料定義材料為45鋼鋼4、添加約束、添加約束 A、右擊【夾具】選擇【固定幾何體】，在軸上選擇左邊【接榫】,選擇【不可移動(

10、無平移）】夾具，限制左端點三個平移自由度。B、右擊【夾具】選擇【固定幾何體】，在軸上選擇右邊【接榫】,選擇【使用參考幾何體】，選擇軸的端面為參考面，選中沿基準面方向1和2，確保其值0，即限制沿基準面方向1和2的自由度，保留軸向自由度。5、施加載荷、施加載荷 右擊【外部載荷】并選擇【力】，選擇軸上的【點1】，選擇上視面作為參考方向，在力選項下激活【垂直于基準面】，并輸入3000N，選中【反向】使力指向?qū)嶓w。6、劃分網(wǎng)格、劃分網(wǎng)格 橫梁類單元網(wǎng)格與一般的網(wǎng)格劃分不同，無須設(shè)置網(wǎng)格參數(shù)，直接生成橫梁單元網(wǎng)格。右擊【網(wǎng)格】圖標并選擇【生成網(wǎng)格】，單擊【確定】。7、運行算例、運行算例8、分析結(jié)果、分析結(jié)

11、果（1）最高軸向和折彎應(yīng)力：即最頂部/底部纖維處軸應(yīng)力與折彎應(yīng)力的和所形成的最糟情形應(yīng)力。從應(yīng)力圖中可看出，最大應(yīng)力出現(xiàn)在集中力作用的截面，大小為81.487Mpa，計算值為81.49Mpa，相對誤差為0.004%。（2）從位移圖中可看出，最大撓度為2.876mm，計算值為2.871mm，相對誤差 為0.17%。且其在軸上所處位置為距遠端829mm。（計算方法與方法一相同。）相對誤差為1.53% 。（3）右擊結(jié)果圖標并選擇【定義安全系數(shù)圖解】，可得到安全系數(shù)分布圖，該圖顯示最小安全系數(shù)為4.36。應(yīng)力分布圖位移圖解（撓度）安全系數(shù)分布圖（4）右擊【結(jié)果】文件夾并選擇【定義橫梁圖表】可以得到剪力圖和彎矩圖。Simulation 方法二計算所需時間：約方法二計算所需時間：約3分鐘分鐘剪力圖彎矩圖 注意：定義 時要選擇正確的方向，需將實際模型的受力方向與系統(tǒng)所定義的橫梁坐標系中的方向相對應(yīng)。橫梁受力的坐標系：（1）使用橫梁網(wǎng)格運行算例；（2）右擊任一圖解，然后選擇【設(shè)定】；（3）在Pro