solidworks有限元分析使用教程课件.ppt
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1、solidworks有限元分析使用教程有限元分析使用教程系统之家下载站 http:/ 有限元分析是软件中非常强大的一个功能,如果要使用好这个功能必须结合自身的很多知识才能运用好,有限元分析不同于绘图,它需要有材料力学、理论力学、高等数学的基础。下面就给大家简单介绍进行有限元分析的方法和步骤。 solidworks有限元分析应用于机械、汽车、家电、电子产品、家具、建筑、医学骨科等产品设计及研发。其作用是:确保产品设计的安全合理性,同时采用优化设计,找出产品设计最佳方案,降低材料的消耗或成本; 在产品制造或工程施工前预先发现潜在的问题; 模拟各种试验方案,减少试验时间和经费; 是产品设计研发的核心
2、技术。看板网根据超过十年的项目经验和培训经验,提醒各位朋友,有限元分析,不同于绘图。以下是看板网总结的solidworks有限元分析使用方法,希望对大家有用。 一、软件形式:一、软件形式: (一)solidworks的内置形式: SimulationXpress只有对一些具有简单载荷和支撑类型的零件的静态分析。 (二)SolidWorks的插件形式: SimulationWorks Designer对零件或装配体的静态分析。 SimulationWorksProfessional对零件或装配体的静态、热传导、扭曲、频率、掉落测试、优化、疲劳分析。 SimulationWorks Advance
3、dProfessional在SimulationWorksProfessional的所有功能上增加了非线性和高级动力学分析。 (三)单独发行形式: Simulation DesignSTAR功能与SimulationWorks Advanced Professional相同。 二、使用二、使用FEA的一般步骤:的一般步骤: FEA=Finite Element Analysis是一种工程数值分析工具,但不是唯一的数值分析工具!其它的数值分析工具还有:有限差分法、边界元法、有限体积法等等。 方法与步骤方法与步骤 (一)建立数学模型 有时,需要修改CAD几何模型以满足网格划分的需要,(即从CAD几
4、何体FEA几何体),共有下列三法: 1、特征消隐:指合并和消除在分析中认为不重要的几何特征,如外圆角、圆边、标志等。 2、理想化:理想化是更具有积极意义的工作,如将一个薄壁模型用一个平面来代理(注:如果选中了“使用中面的壳网格”做为“网格类型”,SimulationWorks会自动地创建曲面几何体)。 3、清除:因为用于划分网格的几何模型必须满足比实体模型更高的要求。如模型中的细长面、多重实体、移动实体及其它质量问题会造成网格划分的困难甚至无法划分网格这时我们可以使用CAD质量检查工具(即SW菜单: ToolsCheck)来检验问题所在,另外含有非常短的边或面、小的特征也必须清除掉(小特征是指
5、其特征尺寸相对于整个模型尺寸非常小!但如果分析的目的是找出圆角附近的应力分布,那么此时非常小的内部圆角应该被保留)。 (二)建立有限元模型,即FEA的预处理部分,包括五个步骤: 1、选择网格种类及定义分析类型(共有静态、热传导、频率等八种类别)这时将产生一个FEA算例,左侧浏览器中之算例名称之后的括号里是配置名称; 2、添加材料属性: 材料属性通常从材料库中选择,它不并考虑缺陷和表面条件等因素,与几何模型相比,它有更多的不确定性。 (1)右键单击“实体文件夹”并选择“应用材料到所有”所有零部件将被赋予相同的材料属性。 (2)右键单击“实体文件夹”下的某个具体零件文件夹并选择“应用材料到所有实体
6、”某个零件的所有实体(多实体)将被赋予指定的材料属性。 (3)右键单击“实体文件夹”下具体零件的某个“Body”并选择“应用材料到实体”只有该“Body”被赋予指定的材料属性。3、施加约束:定义约束是最容易产生误差的地方。通常的误差来自于过约束模型,其后果是:结构过于刚硬并低估了实际变形量和应力值。对装配体而言,还要定义“接触/间隙”这种特殊的“约束”。约束的目的是禁止模型的刚体位移。在SimulationWorks中共有十种约束(不包括“接触/间隙”)。它也意味着处于指定的“点、线、面”上的全部这些节点所受到的约束。约束符号中的箭头表示“平移”约束,而圆盘则表示“回转”约束(实体单元的每个节
7、点仅有3个移动自由度,而壳单元有6个自由度)。对“Solid mesh”而言,因为节点无转动自由度,所以选择“固定”和“不可移动”的效果是完全一样的。定义完约束之后,模型的空间位置就被固定下来了。此时,模型不可能再发生除弹形变形之外的位移(在FEA的静态分析中,可能存在的也只能是弹形位移),称之为“模型没有刚体位移”。 4、定义载荷:在现实中,只能大概地知道载荷的大小、分布、时间依赖关系。所以,必须在FEA分析中通过简化的假设做出近似的估计。因此,定义载荷会产生较大的建模误差(理想化误差)。 注:前面的四项统称为FEA分析的“预处理”,它们的不确定性程度从高到低依次为:约束、载荷、材料、几何模
8、型。 5、网格划分: (1)SimulationWorks中只有两类单元:一阶单元(草稿品质单元)和二阶单元(高品质单元)。或:实体四面体单元和三角形壳单元。这样,SimulationWorks共有四种单元类型:一阶实体四面体单元(只有4个角节点,1个高斯点)、二阶实体四面体单元(有4个角节点和6个中间节点,共计10个节点,4个高斯点)、一阶三角形壳单元(只有3个角节点,1个高斯点)、二阶三角形壳单元(有3个角节点和3个中间节点,共计6个节点,3个高斯点)这里的四面体不一定是正四面体,而三角形也不一定是正三角形。此外,二阶单元的边和面都可以是曲线形状,以模拟单元因加载而变形的实际情形。 (2)
9、单元的品质可通过SW菜单: SimulationWorksOptions选Mesh标签 (3)一般FEA中拥有最少节点的单元是横梁单元,它只有2个节点(即梁的两个端点),但每个节点处均有6个自由度(即三个平移分量加三个转动位移分量)。 (4)二阶实体四面体单元和二阶三角形壳单元适用于曲线形的几何体。 (5)某些类型的形状既可以使用实体单元也可以使用壳单元,具体选用什么类型的单元取决于分析的目的。然而,通常情况下,几何体的天然形状决定了所使用的单元类型,比如,一些铸件只能用实体网格划分,而一张金属板材最好使用壳单元。 (6)有限单元网格中的自由度是指单元节点的自由度。实体单元的每个节点有三个自由
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