SolidWorks_Simulation分析

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∙　　在我们完成了产品的建模工作之后，需要确保模型能够在现场有效地发挥作用。如果缺乏分析工具，则只能通过昂贵且耗时的产品开发周期来完成这一任务。一般产品开发周期通常包括以下步骤：1)建造产品模型；2)生成设计的原型；3)现场测试原型；4)评估现场测试的结果；5)根据现场测试结果修改设计。这一过程将一直继续、反复，直到获得满意的解决方案为止。而分析可以帮助我们完成以下任务：1)在计算机上模拟模型的测试过程来代替昂贵的现场测试，从而降低费用；2)通过减少产品开发周期次数来缩短产品上市时间；3)快速测试许多概念和情形，然后做出最终决定。这样，我们就有更多的时间考虑新的设计，从而快速改进产品。 

　　为什么要分析?

　　在我们完成了产品的建模工作之后，需要确保模型能够在现场有效地发挥作用。如果缺乏分析工具，则只能通过昂贵且耗时的产品开发周期来完成这一任务。一般产品开发周期通常包括以下步骤：1)建造产品模型;2)生成设计的原型;3)现场测试原型;4)评估现场测试的结果;5)根据现场测试结果修改设计。这一过程将一直继续、反复，直到获得满意的解决方案为止。而分析可以帮助我们完成以下任务：1)在计算机上模拟模型的测试过程来代替昂贵的现场测试，从而降低费用;2)通过减少产品开发周期次数来缩短产品上市时间;3)快速测试许多概念和情形，然后做出最终决定。这样，我们就有更多的时间考虑新的设计，从而快速改进产品。

　　SolidWorks Simulation作为SolidWorks COSMOSWorks的新名称，是与SolidWorks完全集成的设计分析系统。它提供了单一屏幕解决方案来进行应力分析、频率分析、扭曲分析、热分析和优化分析，凭借着快速解算器的强有力支持，使用户能够使用个人计算机快速解决大型问题。SolidWorks Simulation提供了多种捆绑包，可满足各项分析需要。

　　为了使读者能更详尽地了解SolidWorks Simulation的分析应用功能，从本期开始，我们将分期介绍其强大的分析功能。

　　一、线性静态分析

　　当载荷作用于物体表面上时，物体发生变形，载荷的作用将传到整个物体。外部载荷会引起内力和反作用力，使物体进入平衡状态。

　　线性静态分析有两个假设：

　　1)静态假设。所有载荷被缓慢且逐渐应用，直到它们达到其完全量值。在达到完全量值后，载荷保持不变(不随时间变化)。

　　2)线性假设。载荷和所引起的反应力之间关系是线性的。例如，如果将载荷加倍，模型的反应(位移、应变及应力)也将加倍。

　　1.打开SolidWorks软件

　　单击“开始”→“所有程序”→“SolidWorks 2009”→“SolidWorks 2009 x Edition SP3.0”，打开软件或单击桌面快捷图标 打开软件，如图1所示。

　　(你的电脑图标可能是这个样式：“开始”→“所有程序”→“Solidworks 2009”→“Solidworks 2009 SP0.0”，结果是相同的。)

　　1)单击“新建”按钮 。

图1 软件打开界面

　　2)在弹出的“新建Solidworks文件”对话框中单击“零件”按钮，然后单击“确定”按钮，如图2所示。

图2 新建文件对话框

　　2.新建如图3所示零件

图3 建立的零件模型

　　3.打开SolidWorks Simulation插件

　　1)单击工具栏中 按钮的右侧小三角，在下级菜单中单击“插件…”按钮，如图4所示。

图4 打开插件

　　2)在弹出的“插件”对话框中勾选“SolidWorks Simulation”左侧的选框，单击“确定”按钮，如图5所示。如果想要在SolidWorks软件启动时自动加载该插件，则将右侧的选框也勾选，一般建议只勾选左侧选框，这样可提高SolidWorks的启动速度，在我们需要用该插件时再另行启动它。

图5 勾选要启动的插件

　　3)稍候我们即可看到“SolidWorks Simulation”插件启动成功，如图6所示。单击“Simulation”标签，切换到该插件的命令管理器页。

图6 插件启动成功

　　4.进行线性静态分析

　　1)如图7所示，单击“算例”按钮 下方的小三角，在下级菜单中单击“新算例”按钮。在左侧特征管理树中出现如图8所示的对话框。

图7 新建算例

图8 Simulation插件可进行的分析项目

　　2)在“名称”栏中，可输入你所想设定的分析算例的名称。在“类型”栏中，我们可以清楚看到SolidWorks Simulation所能进行的分析种类，这里我们选择的是“静态”按钮(该按钮默认即为选中状态)。在上述两项设置完成后单击确定按钮 (确定按钮在特征树的左上角及绘图区域的右上角各有一个)。我们可以发现，插件的命令管理器发生了变化，如图9所示。

图9 打开算例后的命令面板

　　3)单击“应用材料”按钮 ，出现“材料”对话框，如图10所示。在对话框中选中“自库文件”，并在右侧的下拉菜单中选中“solidworks materials”项，然后再单击“钢”左边的加号并在展开的材料中选择“合金钢”。合金钢的机械属性出现在对话框右侧的“属性”标签中，如图11所示。然后单击“确定”按钮完成材料的指定。

图10 材料编辑器

图11 选择合金钢材料

　　4)单击“夹具”按钮 下方的小三角，并单击下级菜单中的“固定几何体”按钮，此时在左侧的特征树中出现对话框。在图形区域单击凸台的端面(见图12)，面<1>出现在“夹具的面、边线、顶点” 框内，并单击“确定”按钮 ，如图13所示。此时在Simulation算例树的夹具文件夹中生成一个名为“夹具-1”的图标，如图14所示。

图12 选择凸台端面 

图13 选择面后的对话框

 图14 完成夹具指定

　　5)单击“外部载荷”按钮 下方的小三角，并单击下级菜单中的“压力”按钮 。在图形区域中单击如图15所示的四个端面，面<1>～面<4>出现在“压强的面” 框内，并按如图16所示设置后单击“确定”按钮 。

图15 选择四个端面

 图16 压力及单位的设置

　　6)单击“运行”按钮 ，稍候即可完成分析过程，并将分析结果显示在Simulation 算例树中结果 文件夹。

　　5.查看分析结果

　　(1)von Mises应力图解

　　1)在Simulation算例树中，打开结果 文件夹。

　　2)双击“应力1(-von Mises-)”以显示图解，如图17所示。

图17 查看von Mises(对等)应力

　　(2)合力位移图解

　　1)在Simulation算例树中，打开结果 文件夹。

　　2)双击“位移1(-合位移-)”以显示图解，如图18所示。

图18 查看合力位移

　　(3)对等要素应变图解

　　1)在Simulation算例树中，打开结果 文件夹。

　　2)双击“应变1(-等量-)”以显示图解，如图19所示。

图19 查看对等要素应变

　　(4)模型的安全系数分布

　　1)在Simulation算例树中右键单击结果 文件夹，然后选择“定义安全系数图解”，如图20所示。左侧特征树显示“安全系数”对话框，如图21所示。

图20 定义安全系数图解 

图21 安全系数

　　2)将“准则” 项设为“最大von Mises应力”，如图22所示。单击“下一步”按钮 。

图22 准则设置

　　3)将“设定应力极限到”设置为“屈服力”，如图23所示。单击“下一步”按钮 。

图23 应力极限设置

　　4)选中“安全系数分布”项，如图24所示。单击“确定”按钮 。

图24 选中安全系数分布

　　5)显示模型的安全系数分布图解，如图25所示。由图解可以看出，该零件上没有显示红色的区域，说明它的安全系数大于1。实际上，该零件可以采用强度稍差的材料或是修正部分尺寸等措施来降低安全系数，后续课程再行讲解。

图25 评估设计的安全性

　　6.生成算例报告

　　1)在命令管理器中单击”报表”按钮 ，如图26所示。

图26 报表按钮

　　2)在弹出的“报表选项”对话框中，如图27所示，在“包括的部分”中选取“接头定义”，然后单击 按钮将此项移动到“可用部分”中，这意味着此项将不包括在报告中，同理，可将不想出现在报告中的项目作相同动作。同样的，可以选中“可用部分”中的任意一项进行下一步设置，如选中“封面”项，则在“部分属性”中可进行评论、徵标、作者和公司等的设置;另外还可在对话框上方的“报表样式”中指定报表的样式，以及在下方的“文档设置”中指定报表的名称、格式及保存路径。设置完成后单击“出版”按钮完成零件的分析过程。

图27 报表选项对话框 

2010-07-07 16:59

转载自 idnovo9999

最终编辑 idnovo9999

　　在上一期中，我们用一个实例来详细介绍了应用SolidWorks Simulation进行零件线性静态分析的全过程，本期将为您介绍轴承的静态分析过程。

　　一、轴承的线性静态分析

　　1.启动SolidWorks软件及SolidWorks Simulation插件

　　通过开始菜单或桌面快捷方式打开SolidWorks软件并新 建一个零件，然后启动SolidWorks Simulation插件，如图1 所示。

　　2.分别新建如图2～图5所示零件

　　3.装配轴承并按如图6所示建立简化(即半剖)配置

图1 启动软件及Simulation插件

图2 内圈及将内表面水平分割为两部分

图3 外圈

　　4.线性静态分析

　　(1)准备工作。 因为本例我们将给轴承添加一轴承载荷，根据轴承载荷的特点，需作如下准备工作。

　　1)将轴承内圈内表面分割为上、下两部分，如图2所示;

　　2)将滚动体表面也分为上、下两部分(因为后续的约 束会用到);

　　3)建立如图7所示坐标系(后续载荷指定会用到);

　　4)建立如图8所示的基准面(约束滚动体会用到)，最 后激活半剖配置。

　　(2)单击“S i m u l a t i o n”标签，切换到该插件的命令管理器页，如图9所示。单击“算例”按钮 下方的小三角，在下级菜单中单击“新算例”按钮，如图10所示，在左侧特征管理树中出现如图11所示的对话框。

图4 滚动体及将表面水平分割为两部分

图5 保持架

图6 装配轴承并建立半剖配置

　　(3)在“名称”栏中，可输入您所想设定的分析算例的 名称。我们选择的是“静态”按钮(该按钮默认即为选中状 态)。在上述两项设置完成后单击“确定”按钮。我们 可以发现，插件的命令管理器发生了变化，如图12所示。

　　( 4 ) 指定各个零件不同的材质。单击“ 零件 ”前的“+”号，展开所有零件，如图13所示，然后“右键”单击“保持架-1”，如图14所示，在快捷菜单中选择“应用/编 辑材料”命令。在“材料”对话框中选择“A I S I 1020”， 该材料的机械属性出现在对话框右侧的“属性”标签中。如 图15所示，然后单击“确定”按钮完成材料的指定。

　　如果你所用材料的性能参数与软件自带的有出入，可 按上期方法进行设定，本期不再重复。同样按上述方法，赋予滚动体、内外圈的材料为：镀铬不锈钢(均在钢的下级目录中)。

图7 建立坐标系

图8 建立基准面

图9 插件面板

图10 新建算例

图11 选择分析类型

图12 打开算例后的命令面板

　　注：实际分析时请按实际的轴承用钢进行，分析方法 不变。

　　(5)添加约束。

　　1)单击“夹具”按钮下方的小三角，并单击下级菜 单中的“固定几何体”按钮，此时在左侧的特征树中出现 对话框。在图形区域单击外圈的外圆柱(见图16)，“面<1>@外圈-1”出现在“夹具的面、边线、顶点”框内， 并单击“确定”按钮，如图17所示。

图13 展开所有零件

图14 给单个零件应用材料

图15 应用材

图16 选择外圆柱面

图17 选择后的对话框

　　2)单击“夹具”按钮下方的小三角，并单击下级菜 单中的“固定几何体”按钮，此时在左侧的特征树中出现对 话框。单击“高级”，展开“高级”面板，如图18所示。单击“在圆柱面上”按钮 ，在图形区域单击内圈的内圆柱 面(见图19)，然后再在“平移”面板中分别单击“圆周”按钮 (圆周方向的运动)和“轴向”按钮(限 制轴向的运动)，并设定后面的数据为0，如图20所示。单击“确定”按钮 。

　　3)类似于上一步骤，添加新的夹具。在高级面板上单击“使用参考几何体”按钮 ，在图形区域单击滚动体的 两个半球面及基准面6，如图21所示，然后再在“平移”面板中分别单击“沿基准面方向1”按钮 和“沿基准面方向2”按钮 (用于沿平面方向的运动)，并设定后面 的数据为0，如图22所示，单击“确定”按钮 。同理添加 其他滚动体与相应基准面之间的约束，如图23所示。

　　4)类似于步骤1，添加如图24所示四个点的“固定几何 体”约束。

图18 高级面板

图19 选择内圈圆柱面

图20 约束设置

图21 选择滚动体及基准面 图22 约束设置

　　5)类似于步骤2，添加如图25所示的六个面的“对称”约束，因为该装配体具有对称关系，所以我们可以只分析一半，因此这里添加一个对称的约束。

　　(6)单击“外部载荷”按钮 下方的小三角，并单击下 级菜单中的“轴承载荷”按钮 。在图形区域中单击如图26所示的内圈内圆柱面，“面<1>@内圈-1”出现在“轴承载荷的圆柱面” 框内，然后激活“选择坐标系 框， 在特征树中选择“坐标系2”，“坐标系2”出现在“选择坐 标系”框内，然后再按图27设置轴承载荷后单击“确定”按钮 (在这里我们在Y 方向上向下施加12,000N的力)。

　　(7)如图28所示，右击“连结”下的“全局接触：接合”→“编辑定义…”，在弹出的对话框中将接触面设置为“自由(无交互作用)”后单击“确定” 按钮，如图29 所示。

图23 添加其他约束

图24 选择滚动体及基准面

图25 添加对称约束

图26 选择圆柱面

图27 设置轴承载荷

　　(8)在命令管理器中单击“连接”按钮 下方的小三 角，并单击下级菜单中的“相触面组”按 钮。在出现的 对话框中激活 “组1的面、边线、顶点”，在图形区域 中单击如图30所示的内圈外圆柱面，然后激活 “组2的面”，在图形区域中单击如图30所示的滚动体半球面。设置完成后单击“确定” 按钮，如图31所示。同理设置外圈 内滚道与滚动体另半球的“相触面组”约束，局部的相触面组约束将替代全局接触。

　　(9)右击如图32所示的“网格”，在快捷菜单中单击“ 生成网格…”命令，在左侧特征树中按图33所示设置 完成后单击确定按钮，系统将模型网格化，结果如图34 所示。在图33网络参数设置中，参数一般可用系统自动计 算的结果，有特别要求的可自行修改上述参数。

图28 编辑定义

图29 设置接触面

图30 选择内圈滚道及滚动体半球面

图31 设置连接

图32 选择生成网格命令

图33 设置网格参数

　　(10)单击“运行”按钮，稍候即可完成分析过程，并 将分析结果显示在“Simulation”算例树中结果 文件夹。

　　5.查看分析结果

　　(1)von Mises应力图解，如图35所示，爆炸图解如图36所示。(爆炸状态需在分析前设置完成，在分析完成后显示爆炸视图即可。)

图34 网格化

图35 查看von Mises(对等)应力

图36 查看爆炸状态下von Mises(对等)应力

　　(2)合力位移图解，如图37所示，爆炸图解如图38所示。

　　(3)对等要素应变图解，图略。

　　(4)模型的安全系数分布。

　　1)在Simulation算例树中右键单击结果 文件夹，然后 选择“定义安全系数图解”，如图39所示。左侧特征树显示“安全系数”对话框，如图40所示。

　　2)将“准则 项设为“最大von Mises应力”，如图41所示。单击“下一步”按钮。

　　3)将“设定应力极限到”项设为“屈服力”，如图42所示。单击“下一步”按钮 。

　　4)选中“安全系数分布”项，如图43所示。单击“确定”按钮 。我们可以看到，在图43的最下方，安全结果 中列出基于所选准则的最小安全系数为0.0661923。

　　5)显示模型的安全系数分布图解，如图44所示。

　　(5)编辑安全系数图解。 在图45中显示出了安全系数在1以下的区域，即图中的红色区域，而蓝色区域则是安全系数在1以上的区域。

图37 查看合力位移图解

图38 查看爆炸状态下合力位移

图39 定义安全系数图解

图40 安全系数

图41 准则设置

图42 设置应力极限

图43 选中安全系数分布

图44 评估设计的安全性

图45 安全系数在1以下的区域

　　6.生成算例报告

　　至此，我们完成了轴承的线性静态分析。

本文来自www.idnovo.com.cn

2010-02-22 16:39:57  作者：浙江金华技师学院 方显明  来源：智造网—助力中国制造业创新—idnovo.com.cn

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∙　　线性静态分析假设载荷和所引发的反应之间的关系是线 性的。例如，若将载荷量加倍，反应(位移、应变、应力及反 作用力等)也将加倍。所有实际结构在某个水平的载荷作用下都会以某种方式发生非线性变化。在某些情况下，线性分析可 能已经足够。但在其他许多情况下，由于违背了所依据的假设 条件，因此线性求解会产生错误结果。造成非线性的原因有材料行为、大型位移和接触条件。您可以利用非线性算例来解决 线性问题，其结果可能会由于过程的不同而稍有不同。 

　　一、非线性分析

　　线性静态分析假设载荷和所引发的反应之间的关系是线 性的。例如，若将载荷量加倍，反应(位移、应变、应力及反 作用力等)也将加倍。所有实际结构在某个水平的载荷作用下都会以某种方式发生非线性变化。在某些情况下，线性分析可 能已经足够。但在其他许多情况下，由于违背了所依据的假设 条件，因此线性求解会产生错误结果。造成非线性的原因有材料行为、大型位移和接触条件。您可以利用非线性算例来解决 线性问题，其结果可能会由于过程的不同而稍有不同。

　　在非线性静态分析中，不考虑像惯性和阻尼力这样的动 态效果。线性分析基于静态和线性假设，因此只要这些假设成 立，线性分析就有效。当其中一个(或多个)假设不成立时，线性分析将会产生错误的预测，此时必须使用非线性分析建立 非线性模型。

　　如果下列条件成立，线性假设成立。

　　(1)模型中的所有材料都符合虎克定律，即应力与应变成 正比。有些材料只有在应变较小时才表现出这种行为。当应变 增加时，应力与应变的关系成非线性。有些材料即使当应变较 小时也表现为非线性行为。材料模型是材料行为的数学模拟。如果材料的应力与应变关系是线性的，该材料被称为是线性。 线性分析可以用来分析具有线性材料并假定没有其他类型的非 线性模型。线性材料可以是同向性、正交各向异性或各向异 性。当模型中的材料在指定载荷的作用下表现出非线性应力、应变行为时，就必须使用非线性分析。非线性分析提供许多类 型的材料模型。

　　(2)所引起的位移足够小，以致可以忽略由加载所造成的 刚度变化。当定义实体零部件或外壳的材料属性时，非线性分 析提供大变形选项。刚度矩阵计算可以在每个解算步骤中重新 计算。重新计算刚度矩阵的频率由用户控制。

　　(3)在应用载荷的过程中，边界条件不会改变。载荷的大 小、方向和分布必须固定不变。当模型发生变形时，它们不应 该改变。例如，因为当加载接触发生时，边界条件发生改变， 所以接触问题自然是非线性的。但是，线性分析提供了接触问 题的近似解，并在其中考虑了大变形效果。

　　下面我们用非线性分析来模拟轴承装配工艺过程。(这 里仅介绍分析的方法，所有的数据均是假设。)

　　1.打开SolidWorks软件

　　1)单击“新建”按钮，如图1所示。

　　2)在弹出的“新建SolidWorks文件”对话框中单击“零件”按钮，然后单击“确定”按钮，如图2所示。

　　2.新建如图3所示零件

　　1)在前视基准面上作半径为25m m的1/4圆，并拉伸10m m。 编辑材质为合金钢，并在图3a面上作一分割线，将面左右对 称，一分为二，保存为“轴.sldprt”。

　　2 )新建零件，在前视基准面上作内、外半径分别为24.6m m和35m m的1/4圆环，并拉伸10m m。编辑材质为合金钢， 在图3b面上作一分割线，将其对称，一分为二，并建立图3b所 示的基准轴(后续操作要用到)，保存为“内圈.sldprt”。

　　3.建立装配体

　　将前述两个零件以轴为固定，建立装配体，分别添加距离配合(距离15m m)如图4a所示、重合配合(如图4b所示)与同心配合(如图4c所示)。

　　4.线性静态分析

　　1 ) 启动“ SolidWorks Simulation”插件，单击“Simulation”标签，切换到该插件的命令管理器页，如图5 所示。

　　2)如图6所示，单击“算例”按钮下方的小三角，在下级菜单中单击“新算例”按钮。在左侧特征管理树中出现如图7所示的对话框。

　　3)在“名称”栏中，可输入你所想设定的分析算例的名称。在“类型”栏中，我们可以清楚看到SolidWorks Simulation所能进行的分析种类，这里我们选择的是“非线性”按钮。在上述两项设置完成后单击确定按钮(确定按钮在特征树的左上角及绘图区域的右上角各有一个)。我们可以发现，插件的命令管理器发生了变化，如图8所示。

　　4)单击“夹具”按钮下方的小三角，并单击下级菜单中的“高级夹具”按钮，此时在左侧的特征树中出现对话框，选中“对称”按钮，在图形区域单击如图9所示的面，所选的面出现在“夹具的平面”框内，并单击“确定”按钮，如图10所示。此 时在Simulation算例树的夹具文件夹中生成一个名为“夹具-1”的图标，如图11所示。

　　5)单击“夹具”按下方的小三角，并单击下级菜单中的“高级夹具”按钮，在左侧的特征树中选中“使用参考几何体”按钮，在图形区域单击轴面中点及圆柱表面，所选的点、面分别出现在“夹具的面、边线、顶点”框内和“方向的面、边线、基准面、基准轴”框内，并其轴向位移，设置后单击“确定”按钮，如图12所示。

　　6)类似于步骤5，对内圈外表面作如图13所示设置。特别注意在轴向位移处填上数字“-1”，此处的数字和曲线上数值的乘积才是真实的位移。位移规律按如图14所示曲线添加(时间曲线初始只有2点，此时你只需在点下方的数字上双击即可添加新的点)。完成设置后按“确定”钮。

　　7)单击“外部载荷”按钮下方的小三角，并单击下级菜单中的“温度”按钮，在特征树中选中零件“轴”，并设置温度为24℃，单位为“摄氏”，“随时间变化”项设为未选中状态，设置后单击“确定”按钮，如图15所示。

　　8)设置内圈的温度变化。单击“外部载荷”按钮 下方 的小三角，并单击下级菜单中的“温度”按 ，在特征树中选中零件“内圈”，设置温度为1℃，单位为“摄氏”，单击“随时间变化”项中的编辑钮，设置时间曲线如图16所示。设置后单击“确定”按钮。

　　对照图14和图16，其含义是：0～1秒，加热到200℃内圈保持原位;1～2秒，200℃下保温内圈到达装配位置;2～3 秒，内圈降温到室温并保持在装配位置。

　　9)单击“连接”按钮下方的小三角，并单击下级菜单中的“接触面组”按钮，在图示区域分别单击内圈内表面及轴的外表面，按图17所示设置。设置后单击“确定”按钮。

　　10)在特征树右键单击“算例1”，在快捷菜单中单击“属性”按钮，设置结束时间为3秒，设置后单击“确定”按钮，如图18所示。

　　11)单击“运行”按钮，稍候即可完成分析过程(分析可能得花费几十分钟，请耐心等待)，并将分析结果显示在Simulation算例树中结果文件夹。

　　5.查看分析结果

　　(1)1秒钟的应力状态和位移状态

　　1)在Simulation算例树中，打开结文件夹。

　　2)双击“应力1(-von Mises-)”以显示图解。右击，在快捷菜单中单击“编辑定义”，如图19所示设置，单击“确定” 按钮。结果如图20所示，可以看到内圈受力较小。

　　3)双击“位移1(-合位移-)”显示位移图解。右击，在快捷菜单中单击“编辑定义”，如图21所示设置，单击“确定”按钮。结果如图22所示。

　　(2)2秒钟的应力状态和位移状态

　　1)在Simulation算例树中，打开结果文件夹。

　　2)双击“应力1(-von Mises-)”以显示图解。右击，在快捷菜单中单击“编辑定义”，如图23所示设置，单击“确定”按钮。结果如图24所示，可以看到结合面受力较大。

　　3)双击“位移1(-X位移-)”显示位移图解。右击，在快捷菜单中单击“编辑定义”，如图25所示设置，单击“确定”按钮。结果如图26所示，此时已装配到位，但温度仍为200℃。

　　(3)3秒钟的应力状态和位移状态

　　1)在Simulation算例树中，打开结果文件夹。

　　2)双击“应力1(-von Mises-)”以显示图解。右击，在快捷菜单中单击“编辑定义”，如图27所示设置，单击“确定”按钮。结果如图28所示，可以看到结合面受力最大。

　　3)双击“位移1(-X位移-)”显示位移图解。右击，在快捷菜单中单击“编辑定义”，如图29所示设置，单击“确定”按钮。结果如图30所示，此时已装配到位，降至室温(24℃)。

　　6.生成算例报告

　　至此，我们完成了轴承装配工艺过程的非线性分析模拟。

【转】 SolidWorks Simulation图解应用教程（五）转载自 新华学堂CAD

最终编辑 新华学堂CAD

一、横梁的力学分析 

　　在实际工程设计中，各种机器设备和工程结构都是由若干个构件组成的。这些构件在工作中都要受到各种力的作用，应用静力学的知识，我们可以分析计算这些构件所受到的外力情况。为保证机器设备和工程结构在外力作用下能安 全可靠地工作，就必须要求组成它的每个构件均具有足够的 承受载荷的能力。

　　通过材料力学的知识，研究构件在外力作用下的变形、 受力和破坏的规律，保证构件能够在正常、安全的工作前提下 最经济地使用材料，为构件选用合理的材料，确定合理的截面形状和尺寸。为了保证工程结构在载荷作用下正常工作，要求每个构件均具有足够的承受载荷的能力。下面我们用横梁的力学研究来展示实际分析过程(这里仅介绍分析的方法，所有的数据均是假设)。

　　1.新建图1所示零件

　　1)在前视基准面上做高度为15mm、宽度为5mm的矩形，并 拉伸180mm，如图1a所示。

　　2)单击“镜向”按钮，按如图1b(注意去掉“合并 实体”选项)所示设置后单击“确定”按钮，完成实体镜像，结果如图1c所示。注意：此时为两个实体。

　　2.静态分析

　　1 ) 启动“SolidWorks Simulation ” 插件，单击“S i m u l a t i o n”标签，切换到该插件的命令管理器页，如图2所示。

　　2)如图3所示，单击“算例”按钮下方的小三角，在下级菜单中单击“新算例”按钮。在左侧特征管理树中出现如图4所示的对话框。

　　3)在“名称”栏中，可输入你所想设定的分析算例的名称。 在“类型”栏中，我们可以清楚 地看到SolidWorks Simulation所能 进行的分析种类，这里我们选择 的是“静态”按钮。在上述两项 设置完成后单击“确定”按钮(确定按钮在特征树的左上角及绘图区域的右上角各有一个)。 我们可以发现，插件的命令管理 器发生了变化，如图5所示。

　　4)在Simulatio n算例树中， 展开“零件2 ”，用右键单击“S o l i d B o d y 1”并选择“视 为横梁”;同理，用右键单击“SolidBody 2”并选择“视为横 梁”，如图6所示。注意：此时，左侧的特征树发生了变化，多出了一项，如图7所示。用右键单击“结点组”，然后选择“编辑”，出现如图8所示的属性 面板。单击“计算”按钮，在结果栏中将出现三个接点，单击“确定”按钮完成。 接点可在横梁的自由端以及两个或多个横梁相遇或相交之处的每个位置自动识别出，夹具只应用到接点。

　　5)右键单击“零件2”，选择“应用材料到所有实体”项，如图9所示。在SolidWorks库中选择“合金钢”材料。

　　6)在铰接处将夹具添加到横梁自由端。一端有个销钉，另一端有滚柱。

　　a)单击“夹具”按钮下方的小三角，并单击下级菜单中的“固定几何体”按钮，此时在左侧的特征树中出现对话框，选中“不可移动(无平移)”按钮，在图形区域单击图示接点(如图10所示)，所选的接点出现在“铰接”框内，并单击“确定”按钮。此时在Simulation算例树的夹具 文件夹中生成一个名为“夹具-1”的图标。

　　b)单击“夹具”按钮下方的小三角，并单击下级菜单中的“固定几何体”按钮，此时在左侧的特征树中出现对话 框，选中“使用参考几何体”按钮，在图形区域单击图示接点(如图11所示)，所选的接点出现在“铰接” 内，指定前视基准面为参考面，并设定其的方向，如图12所示，并单击“确定”按钮。此时，在Simulation算例树的夹 具文件夹中生成一个名为“夹具-2”的图标。

　　7)为了指定载荷，我们需在两个实体面的中点建立草图点，如图12所示。然后用参考几何体命令建立参考点，如图13 所设置。

　　8)单击“外部载荷”按钮下方的小三角，并单击下级 菜单中的“力”按钮，在图形区域选中靠近固定铰链一端 的“点1”，并设置参考几何体为“前视基准面”，再设置单 位为“S I”，并按图示设置力的大小为2500，方向向下，必要 时单击点选“反向”，设置后单击“确定”按钮，如图14 所示。

　　9)单击“外部载荷”按钮下方的小三角，并单击下级菜单中的“力”按钮，在图形区域选中靠近活动铰链一端 的“点2”，并设置参考几何体为“前视基准面”，再设置单 位为“S I”，并按图示设置力的大小为20，方向如图15所示， 必要时单击点选“反向”，设置后单击“确定”按钮。

　　10)单击“外部载荷”按钮下方的小三角，并单击下级菜单中的“力”按钮，在图形区域选中“拉伸2”实体，并 设置参考几何体为“前视基准面”，再设置单位为“S I”，并 勾选“按单位长度”，按图示设置力的大小为10000，方向如 图16所示，必要时单击点选“反向”，设置后单击“确定”按钮 。

　　11)单击“运行”按钮，稍候即可完成分析过程(分析可能得花费几分钟，请耐心等待)，并将分析结果显示在 Simulation算例树中结果文件夹。

　　3.查看分析结果

　　1)查看抗剪图解。在Simulation算例树中，右键单击结果文件夹，在快捷菜单中选择“定义横梁图表”，如图17所示。在弹出的属性栏中按默认项(如图18所示)，单击“确定”按钮完成，结果如图19所示。

　　有兴趣的朋友可以手工作图后与该结果进行比较，可发现结果吻合。

　　2)查看力矩图解。在Simulation算例树中，右键单击结果文件夹，在快捷菜单中选择“定义横梁图表”，结果如 图20所示。

　　有兴趣的朋友可以手工作图后与该结果进行比较，可发现结果吻合。

　　4.生成算例报告

最终编辑 新华学堂CAD

一、U盘接口非线性分析 

　　线性静态分析假设载荷和所引发的反应之间的关系是线 性的。例如，若将载荷量加倍，反应(位移、应变、应力及反 作用力等)也将加倍。

　　所有实际结构在某个水平的载荷作用下都会以某种方式 发生非线性变化。在某些情况下，线性分析可能已经足够。在 其他许多情况下，由于违背了所依据的假设条件，因此线性求解会产生错误结果，造成非线性的原因有材料行为、大型位移 和接触条件。用户可以利用非线性算例来解决线性问题。其结 果可能会由于过程的不同而稍有不同。在非线性静态分析中， 不考虑像惯性和阻尼力这样的动态效果。

　　下面我们用非线性分析来模拟U盘装配过程中弹片的变形情形(这里仅介绍分析的方法，所有的数据均是假设)。

　　1.新建如图1所示的零件

　　1)在前视基准面上作图1a零件，可用实体建模和钣金建模 配合的方式来完成，具体步骤可参考特征树，保存为“U盘连 接线接口.sldprt”。

　　2)新建零件，在前视基准面上作U盘接口零件，同样可采 用实体建模和钣金建模配合的方式来完成，具体步骤参考特征 树，保存为“U盘接口.sldprt”。

　　2.建立装配体

　　将前述两个零件以U盘连接线接口零件为固定，建立装 配体，分别添加两个零件的右视基准面重合配合(如图2a所 示)、上视基准面重合配合(如图2b所示)以及U盘接口的端 线与U盘连接线接口弹片的重合配合(如图2c所示)。

　　3.非线性分析

　　1 ) 启动“SolidWorks Simulation”插件，单击“Simulation”标签，切换到该插件的命令管理器页，如图3 和图4所示。

　　2)如图5所示，单击“算例”按钮下方的小三角，在下 级菜单中单击“新算例”按钮。在左侧特征管理树中出现如图5所示的对话框。

　　3)在“名称”栏中，可输入你所想设定的分析算例的名称，如U盘接口。在“类型”栏中，我们可以清楚看到 SolidWorks Simulation所能进行的分析种类，这里我们选择的是“非线性”按钮。在上述两项设置完成后单击“确定”按钮(确定按钮在特征树的左上角及绘图区域的右上角各有一 个)。我们可以发现，插件的命令管理器发生了变化，如图6所示。

　　4)在非线性算例名称上单击“右键”，然后选择“属性”，将对话框中的“求解”标签中“初始时间增量”项设置 为0.1，其他按默认值设置。然后在“高级选项”中，将“奇异性消除因子”设为0，然后单击“确定”按钮，如图7所示。

　　5)在 Simulation 算例树中，展开“零件”，用右键单击“U盘接口-1” 并选择“视为实体”;同理，用右键单击“U盘连接线接口-1”并选择“视为实体”，如图8所示。

　　6)右键单击“零件”，选择“应用材料到所有实体”项，如图9所示。在SolidWorks库中选择“合金钢”材料。

　　7)右键单击“夹具”，在弹出的快捷菜单中选择“固定几何体”，如图10所示，此时在左侧的特征树中出现对话框，在图形区域单击图示面(如图11所示)，所选的面出现在“夹具的平面”框内，并单击“确定”按钮，如图12所示。此时在Simulation算例树的夹具文件夹中生成一个名为“夹具-1” 的图标。

　　8)单击“夹具”按钮下方的小三角，并单击下级菜单中的“高级夹具”按钮，在左侧的特征树中选中“使用参考几何体”按钮，在图形区域单击轴面中点及圆柱表面，所选的点、面分别出现在“夹具的面、边线、顶点”框内和“方向的面、边线、基准面、基准轴”框 内。并在平移下设定单位为mm，激活“平移”下的三个按钮，并设置“垂直于基准面” 的数值为6.3(必要时反向)，并确保随时间变化项下为“线性”，设置后单击“确定”按钮，如图13所示。

　　9)单击“连接”按钮下方的小三角，并单击下级菜单中的“相触面组”按钮，在图示区域分别单击U盘接口的上下外表面及U盘连接线接口弹片的内表面，按如图14所示设置，设置后单击“确定”按钮。

　　10)在特征树右键单击“网络”，在快捷菜单中单击“应用网格控制”钮，在“所选实体”框中选中四个 弹片的下弯曲表面，然后设 置单元大小为0.20m m，设置后单击“确定”按钮，如图15所示。

　　11)单击“运行”按钮，稍候即可完成分析过程(分析可能得花费几十分钟，请耐心等待)，并将分析结果显示在 Simulation算例树中结果文件夹。

　　4.查看分析结果

　　(1)0.1秒钟的应力状态和位移状态

　　1)在Simulation算例树中，打开结果文件夹。

　　2)双击“应力1 (-von Mises-)”以显示图解。右击，在快 捷菜单中单击“编辑定义”，如图16所示设置，单击“确定” 按钮。结果如图17所示，可以看到弹片已经产生应力。

　　3)双击“位移1(-合位移-)”显示位移图解。右击，在快捷菜单中单击“编辑定义”，如图18所示设置，单击“确定”按钮，结果如图19所示。

　　(2)0.5秒钟的应力状态和位移状态

　　1)在Simulation算例树中，打开结果文件夹。

　　2)双击“应力1 (-von Mises-)”以显示图解。右击，在快捷菜单中单击“编辑定义”，如图20所示设置，单击“确定”按钮。结果如图21所示，可以看到弹片根部受力较大。

　　3)双击“位移1(-合位移-)”显示位移图解。右击，在快捷菜单中单击“编辑定义”，如图22所示设置，单击“确定”按钮。结果如图23所示，此时弹片的位移最大。

　　(3)1秒钟的应力状态和位移状态

　　1)在Simulation算例树中，打开结文件夹。

　　2)双击“应力1 (-von Mises-)”以显示图解。右击，在快捷菜单中单击“编辑定义”，如图24所示设置，单击“确定” 按钮。结果如图25所示，可以看到弹片最低点已部分落入 坑中，受力降低。

　　3)双击“位移1(-合位移-)”显示位移图解。右击，在快捷菜单中单击“编辑定义”，如图26所示设置，单击“确定”按钮。结果如图27所示，此时U盘已装配到位，位移最大。

　　5.生成算例报告

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Simulation图解应用教程（七） 

　　一、弹性塑料分析

　　下面我们用非线性分析图1所示零件的变形等情形(这里仅介绍分析的方法，所有的数据均来自假设)。

　　1.新建如图1所示零件

　　在前视基准面上做图1的零件，具体步骤可参考特征树，保存为“弹性塑料分析.sldprt”。

　　2.非线性分析

　　1)启动“SolidWorks Simulation”插件。单击“Simulation”标签，切换到该插件的命令管理器页，如图2所示。

　　2)如图3所示，单击“算例”按钮下方的小三角，在下级菜单中单击“新算例”按钮。在左侧特征管理树中出现如图4所示的对话框。

　　3 )在“名称”栏中，可输入你所想设定的分析算例的名称，如弹性塑料分析。在“类型”栏中，我们可以清楚看到SolidWorks Simulation所能进行的分析种类，这里我们选择的是“非线性”按钮。在上述两项设置完成后单击“确定”按钮(确定按钮在特征树的左上角及绘图区域的右上角各有一个)。我们发现，插件的命令管理器发生了变化，如图5所示。

　　4)在非线性算例名称上单击“右键”，然后选择“属性”，将对话框中“求解”标签中的“初始时间增量”项设置为0.01，“最小”为1e-008，“最大”设为1，选中“使用大型位移公式”，其他按默认值设置，然后单击“确定”按钮，如图6所示。

　　5)右键单击“弹性塑料分析”，选择“应用/编辑材料”项，如图7所示。选择“自定义”，做如图8所示设置。

　　6)右键单击“夹具”，在弹出的快捷菜单中选择“固定几何体”，如图9所示，此时在左侧的特征树中出现对话框，在图形区域单击图示面(如图10所示)，所选的面出现在“夹具的平面”框内，并单击“确定”按钮。

　　7)单击“外部载荷”按钮下方的小三角，并单击下级菜单中的“力”按钮，按图11设置，并设置值为250，单位为“IPS”，“随时间变化”项设为“线性”，后单击“视图”按钮，显示如图12所示的曲线图，设置后单击“确定”按钮。

　　8)在Simulation算例树中，右键单击“结果选项”图标，然后选择“定义/编辑”。做如图13所示设置后单击“确定” 按钮。(选中跟踪点)

　　9)单击“运行”按钮，稍候即可完成分析过程(分析可能得花费十几分钟，请耐心等待)，并将分析结果显示在Simulation算例树中结果文件夹。

　　3.查看分析结果

　　1)在Simulation算例树中，打开结果文件夹。双击“应力1(-von Mises-)”以显示图解。右击，在快捷菜单中单击“编辑定义”，将单位设置为“PSI”，单击“确定”按钮。结果如图14所示，可以看到零件开始弯曲了。

　　2)查看预定位置的应力。

　　a)在Simulation算例树中，右键单击结文件夹，然后选择“定义时间历史图解”，如图15所示。

　　b)在响应清单中选中前六个点，单位为PSI。如图16所示设置，单击“确定”按钮。结果显示对应点的响应图表， 如图17所示。

　　4.生成算例报告

　　至此，我们完成了零件的弹性塑料分析。

　　二、总结

　　从2009年7期开始至今，我们已经介绍完了SolidWorks Simulation插件的常用、基本分析功 能，通过这些案例，可以帮助读者朋友轻松完成对零件的工程分析，对产品的合理设计和安全性、适用性提供技术保障。当然，我们还有很多其他功能没有提到，希望大家在上述基础上结合工程实际进行探索，相信会有更大的收获。

　　内容预告随着产品的电气智能化和和机构复杂化，电子组件越来越成为设计的主要推动因素。从下期开始，为了使读者详尽了解Pro/ENGINEER软件电气设计模块的功能，将请一汽公司无锡柴油机厂研发部的季峰工程师结合国内外电气系统工程图的应用现状，讲述电气系统工程图设计、 三维电缆布线设计以及电气原理图的相关应用等内容，使机械工程师和电气工程师们基于电子与机械设计集成的平台，在实体模型中完成PCB设计，使用3D数字模型就能对装配体、所有元器件和布线进行检验，提高其在制造过程中的精度并减少错误。

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