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仿真分析入門教程連載4:SolidWorks Simulation使用方法介紹

時間:2010-06-02 08:00:00 來源:

    單擊選項以選擇首選的默認單位體系,并指定保存分析結果的文件夾。如果的機器上安裝了 SolidWorks Simulation,必須將之從兼容軟件產(chǎn)品的插件列表中清除,以訪問 SimulationXpress。
    


    
    分析步驟
    使用 SimulationXpress 完成分析需要以下五個步驟:
    1.定義零件的材料
    2.應用夾具
    3.應用載荷
    4.分析零件
    5.(可選)優(yōu)化零件
    6.查看結果
    對多個文檔使用 SimulationXpress
    僅可將 SimulationXpress 用于活動的零件文檔。如果創(chuàng)建新零件文檔或使用打開 SimulationXpress 處于活動狀態(tài)的現(xiàn)有文檔,程序會自動保存分析信息,然后結束當前的分析過程。
    SimulationXpress 用戶界面
    


    指派材料
    零件的反應取決于其所構成的材料。程序必須知道零件材料的彈性屬性。通過從材料庫選擇一材料而給零件指派材料。SolidWorks 中的材料有兩組屬性,即視覺和物理(機械)。程序只使用物理屬性。SolidWorks 帶有一具有定義的材料屬性的材料庫。可在使用 SimulationXpress 時或在開始前將材料指派給零件。如果想指派給零件的材料不位于材料庫中,退出 SimulationXpress,將所需材料添加到庫,然后重新開啟 SimulationXpress。
    如果使用材質編輯器指派材料到零件,材料將在 SimulationXpress 中出現(xiàn)。
    材料可以是各向同性、正交各向異性、或各向異性。SimulationXpress 只支持各向同性材料。
    各向同性材料
    如果材料的機械屬性在所有方向上都相同,則該材料為各向同性。各向同性材料可以具有均勻或非均勻的微觀結構。例如,盡管鋼的微觀結構為非均勻的,但鋼表現(xiàn)出各向同性行為。
    各向同性材料的彈性屬性由彈性模量 (EX) 和泊松比 (NUXY) 定義。如果不定義 NUXY 的值,程序會假定 0 值。
    各向異性材料(Anisotropic Material)
    如果在不同方向上材料的機械屬性也不同,則此材料稱為各向異性材料。常規(guī)而言,各向異性材料的機械屬性對于任何平面和軸都不對稱。正向性材料有時也稱為各向異性材料。
    欲在 SimulationXpress 中指派/修改零件材料:
    1.在材料標簽上擴展所需材料等級。
    2.為零件選擇一材料。
    3.單擊應用。
    當前材質顯示新的材料名稱
    在 SolidWorks Simulation 中,還可以可進行以下工作:
    1.定義正交各向異性和各向異性材料。
    2.使用非線性分析來模擬多種材料的性能。例如,塑料、土壤、泡沫,等等。
    3.創(chuàng)建自己的材料庫或添加新材料至 SolidWorks 材料庫。
    4.定義依賴于溫度的材料屬性。
    5.定義多達 50 層的復合殼體,每項都帶有不同的各向同性和正交各向異性材料。受支持的復合體包括:對稱層狀地板、非對稱層狀地板、以及夾層合成物。


    應用夾具
    在夾具選項卡中,可以定義固定約束。每個約束可以包含多個面。受約束的面在所有方向都受到約束。必須至少約束零件的一個面,以防由于剛性實體運動而導致分析失敗。
    應用約束至模型:
    1.單擊下一步往下繼續(xù)。
    2.鍵入夾具的名稱或接受默認名稱。
    3.在圖形區(qū)域中,單擊要約束的面。
    4.單擊下一步。
    5.單擊下一步。
    載荷標簽出現(xiàn)。
   
    在 SolidWorks Simulation 中,還可以進行以下工作:
    1.應用夾具至邊線和頂點。
    2.防止所選實體在各個所需方向發(fā)生運動。
    3.在各個方向上都指定位移零點(不移動)或規(guī)定的位移值。
    4.指定對稱條件。此選項讓只分析模型的一部份即可使用對稱。
    5.指定滑動條件,在此條件下,平面或非平面可以滑動,但無法沿垂直方向移動。
    6.在分析庫中保存普通夾具供將來使用。


    應用載荷
    在載荷選項卡上,可以應用力和壓力載荷至模型的面。可以應用多個力至單個或多個面。應用力載荷:
    1.單擊下一步往下繼續(xù)。
    2.選擇力并單擊下一步。
    3.鍵入力的名稱或接受默認名稱。
    4.在圖形區(qū)域中,單擊所需的面,然后單擊下一步。
    5.選擇:
    與每個所選面正交,在垂直于每個所選面的方向應用力。
    與參考基準面正交,以所選的參考基準面方向應用力。如果選擇此選項,則必須在 FeatureManager 設計樹中選擇一個參考平面。
    6.先選擇力的單位,然后鍵入力的數(shù)值。
    所指定的力的數(shù)值即應用至每個面。例如,如果選擇 3 個面并指定 50 磅的力,程序總共會應用 150 磅的力(每個面 50 磅)。
    7.如有必要,單擊反向來反轉力的方向。
    8.單擊下一步。
    力的列表框將會列出所定義的力。載荷選項卡上將會出現(xiàn)選中復選符號
    9.單擊下一步。
    分析標簽出現(xiàn)。


    壓力
    可以應用多個壓力至單個或多個面。程序垂直于每個面應用壓力載荷。
    要應用壓力:
    1.單擊下一步往下繼續(xù)。
    2.選取壓力,然后單擊下一步。
    3.鍵入壓力的名稱或接受默認名稱。
    4.在圖形區(qū)域中,單擊所需的面,然后單擊下一步。
    5.先選擇壓力的單位,然后鍵入壓力的數(shù)值。
    6.如有必要,單擊反向來反轉壓力的方向。
    7.單擊下一步。
    壓力的列表框將會列出所定義的壓力。載荷選項卡上將會出現(xiàn)選中復選符號
    8. 單擊下一步。
    分析標簽出現(xiàn)。


    在 SolidWorks Simulation 中,可進行以下:
    1.在任何方向應用壓力。分布可以均勻,也可以不均勻。
    2.應用不均勻分布的載荷。
    3.應用重力載荷。
    4.應用離心力載荷(例如,旋轉機械)。
    5.應用軸承力。
    6.應用遠程力。遠程力是指在用假想剛性鏈接連接至零件的遠程位置所應用的力。
    7.直接從 SolidWorks Motion 和 SolidWorks Flow Simulation 輸入載荷。
    8.定義軸承、螺栓、邊焊、彈性支撐、固定螺栓、銷釘、剛性連接、點焊、彈簧、及彈簧-阻尼接頭。
    9.應用溫度至零件的不同位置。溫度的變化在零件中產(chǎn)生應力。這些應力稱為熱應力。SolidWorks Simulation 可自動讀取熱算例的溫度曲線圖并執(zhí)行熱應力分析。
    10.在分析庫中保存普通載荷供將來使用。
    當現(xiàn)有結果不屬于當前幾何、材料、夾具或載荷時,SimulationXpress 窗口左下角會出現(xiàn)更新按鈕。單擊更新即會重新分析模型并計算新結果。
   

    欲分析零件:
    1.閱讀顯示的信息,然后單擊下一步。
    2.選擇:
    是(推薦)以接受默認網(wǎng)格設置(默認單元大小和公差值)
    不,我想更改設定以更改默認網(wǎng)格設置。
    3.單擊下一步。
    如果選擇更改默認設置,請鍵入所需值或者拖動滑塊。默認公差為指定單元大小的 5%。單擊下一步。
    4. 單擊運行。
    當分析完成時,一復選符號  出現(xiàn)在分析標簽上,且結果標簽出現(xiàn)。

    自動網(wǎng)格化試驗
    SimulationXpress 在報告網(wǎng)格化失敗之前,會使用 3 種不同的單元大小自動嘗試對模型進行網(wǎng)格化。如果使用指定單元大小 (E) 網(wǎng)格化失敗,程序會使用 (0.80*E) 的單元大小嘗試進行第二次零件網(wǎng)格化試驗,并使用 (0.64*E) 進行第三次試驗。


    網(wǎng)格失敗診斷
    實體模型的網(wǎng)格化由兩個基本階段組成。在第一階段,網(wǎng)格器將節(jié)放置于邊界上。此階段稱為曲面網(wǎng)格化。如果第一個階段成功,網(wǎng)格程序開始第二個階段,將在內部生成節(jié),以四面單元填充體積,并將中側節(jié)放置于邊線上。
    這兩個階段都會遭遇失敗。當零件的網(wǎng)格化失敗時,SimulationXpress 打開網(wǎng)格失敗診斷工具來幫助找出并解決網(wǎng)格化問題。此工具列舉引起失敗的面和邊線。若想高亮顯示網(wǎng)格化失敗的面或邊線,從清單中將之選擇。


    在 SolidWorks Simulation 中,可進行以下:
    1.在模型的不同區(qū)域(網(wǎng)格控制)指定不同的單元大小。利用此功能,可以在模型的重要位置指定更小的元素尺寸,以提高結果的精確度。
    2.從兩種不同解算器選擇來有效地分析不同類型和不同規(guī)模的問題。
    3.無需指定夾具即可從 SolidWorks Motion 輸入載荷。
    4.使用自適應方法自動提高應力分析解法的精確度。


    優(yōu)化零件
    在優(yōu)化標簽上,可在分析標簽上完成了應力分析后進行優(yōu)化分析。軟件嘗試在滿足特定準則的同時為一個模型尺寸為查找優(yōu)化值。例如,可查找橫梁的優(yōu)化長度,這樣橫梁中的 von Mises 應力不超過所指定的值。


    查看結果
    完成分析后,可以查看結果。
    結果選項卡上的選中符號  表示結果存在,并且可以查看當前的幾何、材料、夾具及載荷。
    當現(xiàn)有結果不屬于當前幾何、材料、夾具或載荷時,SimulationXpress 窗口左下角會出現(xiàn)更新按鈕。單擊更新即會重新分析模型并計算新結果。
    結果選項卡的第一個屏幕顯示零件所有位置的最小安全系數(shù)。標準工程規(guī)則通常要求安全系數(shù)為 1.5 或更大。對于給定的最小安全系數(shù), 該程序會將可能的安全與非安全區(qū)域分別繪成藍色與紅色。
    


    分析信息
    SolidWorks SimulationXpress 在結果位置文件夾中生成一名為 partname-SimulationXpressStudy.CWR 的文件以保存分析結果。材料、夾具和載荷保存在零件文檔中。
    如果打開已使用 SimulationXpress 的文檔,但無法繼續(xù)以前的分析過程,請在歡迎屏幕中單擊選項,然后將結果位置設置為相關 CWR 文件所在的文件夾。
    保存零件文件的結果圖表
    使用文件、另存為將零件文件另存為 SolidWorks eDrawing 文件時,可包括分析結果。要達到此目的,必須在與零件文件相同的文件夾中將分析結果另存為 eDrawings 文件,然后使用文件、另存為以 eDrawings 格式保存零件。
   

仿真分析入門教程連載1:關于SolidWorks SimulationXpress介紹

仿真分析入門教程連載2:為什么要進行仿真分析?

仿真分析入門教程連載3:SolidWorks Simulation非線性分析

仿真分析入門教程連載4:SolidWorks Simulation使用方法介紹

仿真分析入門教程連載5:基于SolidWorks Simulation的掛鉤仿真分析實例應用(一)

仿真分析入門教程連載6:基于SolidWorks Simulation的掛鉤仿真分析實例應用(二)