SolidWorks Simulation经典图解应用教程.pdf

SolidWorks SimulationSolidWorks Simulation 经典图解应用教程经典图解应用教程 我们将用一个实例来详细介绍应用 S o l i d W o r k s Simulation 进行零件线性静态分析的详细步骤，以便读者进一步了解分析要领。一、轴的线性静态分析 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 并新建一零件，然后启动 SolidWorks Simulation 插件，如图 1所示。图 1 启动软件及 Simulation 插件 2.新建如图 2 所示轴 图 2 建立的零件模型 3.线性静态分析 1)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 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，如图 4 所示。在左侧特 征管理树中出现如图 5 所示的对话框。图 3 插件面板 图 4 新建算例 图 5 选择分析类型 图 6 打开算例后的命令面板 图 7 选择合金钢材料 2)在“名称”栏中，可 输入你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 6 所 示。3)单击“应用材料”按钮，出现“材料”对话框。在 对话框中选中“自库文件”按 钮，并在右侧的下拉菜单中选中“s o l i d w o r k s m a t e r i a l s”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 7 所示。然后单击“确定”按钮完成材料的指定。如果你所用的合金钢的性能参数与软件自带的有出入，需要修改的话，则可按下面的方法进行。确保你选中了相近的材料，如合金钢。选中“自定义”单选框，此时对话框右侧的材料属 性变为可编辑状态，接下来即可按照实际数据进行更改，如 图 8 所示。图 8 自定义材料 图 9 保存自定义材料 阶梯教室 修改完成后单击“保存”按钮，以保存修改。此时 会弹出“另存为”对话框，如图9 所示。指定保存的路径及 文件名，单击“保存”按钮。现 在 所自 定 义 的 材 料已 完 成，下 面 又该 如 何 应 用 呢?还是在如图8 所示的对话框中选中“自库文件”单选 框，然后在右侧的下拉菜单中选中你刚才保存的自定义材 料，再在下方的列表中选中自定义的材料，单击“确定”按钮完成材料指定，如图 10 所示。图 10 选用自定义材料 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。在图形区域单击右侧上、下两键槽的两个侧面(见图 11)，“面”面”出现在“夹具的面、边线、顶点”框 内，并单击“确定”按钮，如图 12 所示。此时在 S i m u l a t i o n 算例树的夹具文件夹中生成一个名为“夹具-1”的图标，如图 13 所示。5)单击“外部载荷”按钮 下方的小三角，并单击 下级菜单中的“力矩”按钮。在图形区域中单击如图 14 所 示的两个侧面，”面”面”出现在“力矩的 Step by Step 面”框 内，然后激活“方向的轴、边线、圆柱面框，选择如图 15 所示的圆柱面，”面”出现在“方向的轴、边线、圆柱面”框 内，并按如图 16 所示的设置后单 击“确定”按钮。(必要时勾选“反向”复选框，使得 图 11 选择两键槽的侧面 图 12 选择后的对话框 图 13 完成夹具指定 图 14 选择键槽侧面 图 15 选择圆柱面 力矩的方向指向侧面，如图 15 所示，然后在确保单位 为“N-m”的情况下输入力 矩的大小，因为整个轴的 总力矩是 30000Nm，有两 个面承担，所以这里输入 15000Nm。)图 16 力矩的设定 图 17 查看 von Mises(对等)应力 图 18 查看合力位移 图 19 查看对等要素应变 图 20 定义安全系数图解 图 21 安全系数 图 22 准则设置 图 23 应力极限设置 图 24 选中安全系数分布 图 25 评估设计的安全性 图 26 安全系数在 75 以下的区域 图 27 编辑定义 图 28 修改准则 图 29 修改安全系数图解方式 图 30 图解工具命令 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 S i m u l a t i o n 算例树中结果文件夹，如图 17 所示。4.查看分析结果 (1)von Mises 应力图解 1)在 S i m u l a t i o n 算例树 中，打开结果 文件夹。2)双 击“应 力 1(-v o nMises-)”以显示图解，如图 17 所示。(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。(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。(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。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。3)将“设定应力极限到”项设为“屈服力”，如图 23 所示。单击“下一步”按钮。4)选中“安全系数分布”项，如图 24 所示。单击“确定”按钮。我们可以看到，在图 24 的最下方，安全结果 中列出了基于所选准则的最小安全系数为 2.24853。5)显示模型的安全系数分布图解，如图 25 所示。(5)编辑安全系数图解 阶梯教室 在图 26 中显示出了安全系数在 75 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 75 以上的区域。那 么，我们在已经完成了图 24 的图解后如何更改呢?在 Simulation 算例树中的结果 文件夹中右击“安全系数 1(-安全系数-)”，在快捷菜单中单击“编辑定义”，如图 27 所示。则又重新回到图 22 的步骤，你可以修改安全准 则等信息，如图 28 所示。然后单击“下一步”按钮，直到第三步，改为如图 29 所示，然后单击“确定”按钮，即可得到如图 26 所示的安全系数图解。(6)模型的最大切应力 1)双击“应力 1(-von Mises-)”以显示 von Mises 应力 图解，如图 17 所示。2)在命令管理器中单击“图解工具”按钮 右侧的小三 角，在下级菜单中单击“Iso剪裁”按，如图 30 所示。3)出现如图 31 所示的对话框。往右拖动图示小滑标，Step by Step 可发现图解中的变化，直至完全消失为止。往右拖动表示应 力不断增大，图解只显示大于当前应力值的部分，可以比较 与图 32 的不同。当前的应力值是第四强度理论应力，即 V o n mises 等效应力作为衡量应力水平的主要指标。Von mises 应 力是正应力和剪切应力的组合，常用来描绘联合作用的复杂应力状态。那我们该如何来查看和工程力学中的计算公式相 一致的切应力的结果呢?图 31 Iso 剪裁 图 32 Iso 剪裁后的图解 图 33 编辑应力定义 4)在 Simulation 算例树中的结果 文件夹中右击“应力 1(-von Mises-)”，在快捷菜单中单击“编辑定义”，如图 33 所示。5)在如图 34 所示的对话框中作如下设置：图 34 定义应力图解 图 35 YZ 基准面上 Y 方向的切应力 将 1 处设置为“TXY:YZ 基准面上的 Y 方向抗剪应力”;将 2 处设置为“N/mm2(MPa)”;将 3 处设置为“零件的基准轴”(在图中选择)。然后单击“确定”按钮，新的图解如图 35 所示。6)然后对其做新的“ISO 剪裁”，结果如图 36 所示。图 36 定义应力图解 接下来我们按公式进行计算，看结果如何。按照切应力的计算公式：=T/W n 可得=300001000/(1203/16)=88.5(Mpa)。可以看到，两者的结果非常接近。5.生成算例报告 至此，完成了轴的线性静态分析。