2022年SolidWorksSimulation图解应用教程 .pdf

SolidWorks Simulation图解应用教程（三）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插件名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 26 页 - - - - - - - - - 图 2 内圈及将内表面水平分割为两部分名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 26 页 - - - - - - - - - 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。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 26 页 - - - - - - - - - 图 4 滚动体及将表面水平分割为两部分名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 26 页 - - - - - - - - - 图 5 保持架名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 26 页 - - - - - - - - - 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 )。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 26 页 - - - - - - - - - 图 7 建立坐标系图 8 建立基准面图 9 插件面板图 10 新建算例名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 26 页 - - - - - - - - - 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 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 展开所有零件名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 26 页 - - - - - - - - - 图 14 给单个零件应用材料图 15 应用材名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 26 页 - - - - - - - - - 图 16 选择外圆柱面名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 26 页 - - - - - - - - - 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( 限制圆周方向的运动 ) 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( 用于限制沿平面方向的运动)，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 高级面板名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 26 页 - - - - - - - - - 图 19 选择内圈圆柱面图 20 约束设置名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 26 页 - - - - - - - - - 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 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。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 26 页 - - - - - - - - - 图 23 添加其他约束图 24 选择滚动体及基准面名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 26 页 - - - - - - - - - 图 25 添加对称约束图 26 选择圆柱面名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 26 页 - - - - - - - - - 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。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 26 页 - - - - - - - - - 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名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 26 页 - - - - - - - - - 图 31 设置连接图 32 选择生成网格命令名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 26 页 - - - - - - - - - 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。) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 26 页 - - - - - - - - - 图 34 网格化图 35 查看 von Mises( 对等) 应力名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 26 页 - - - - - - - - - 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。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 21 页，共 26 页 - - - - - - - - - 图 37 查看合力位移图解名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 22 页，共 26 页 - - - - - - - - - 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 安全系数名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 23 页，共 26 页 - - - - - - - - - 图 41 准则设置图 42 设置应力极限图 43 选中安全系数分布名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 24 页，共 26 页 - - - - - - - - - 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 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 25 页，共 26 页 - - - - - - - - - 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 26 页，共 26 页 - - - - - - - - -