solidworks有限元分析_新手學習心得體會

什麼是有限元分析?

  有限單元法:把一個連續的零件模型劃分爲很多個小塊,因爲對一個零件模型直接求解受力,很難得出解析解,必須用到數值求解法(有限單元法),把零件模型劃分爲多個小塊,因爲小塊是有體積的,所以是有限個小塊。
  有限元分析:使用有限單元法進行分析

有限元分析的常用術語

1、 網格:使用四面體或三角形來近似地模擬真實的幾何模型。
進行有限元分析時畫網格(把一個連續的實體分成有限個單元)是必須的過程。
2、 單元:四面體、三角形被稱之爲單元
3、 節點:單元的角點
4、 剛體:在進行有限元分析的時候,我們分析的物體都是柔性體(可以變形的物體)。當我們不關心某一個物體的形變時,就可以把這個物體設爲剛體。
5、 載荷:施加在點、線、面上的扭矩、力矩、壓力、重力、離心力、熱載荷(熱脹冷縮)、強制位移(在懸臂樑上設置2mm的位移,觀察懸臂樑的受力情況)等

什麼是應力、位移、應變?

  應力是單位面積上的內力大小。Von Mises 應力是一種等效應力,該點的等效應力越大,約危險,單位一般是N/mm2(Mpa),單位在“應力”,右鍵“編輯定義”,“顯示”裏面可以更改單位。位移是構件內一點沿某方向移動的距離。應變是單位長度位移的多少,一點沿某方向的應變大,則該點沿該方向的變形程度大。

編輯材料時應該注意什麼?

  編輯材料時,在材料屬性一欄,紅色是必須用到的材料常數,藍色是在特定的載荷類型下才會被使用,如“溫度載荷”就需要“熱擴張係數”。,黑色是不會用到的。但根據有限元理論,彈性模量、中泊松比才是必須要用的,質量密度是要加慣性力(重力、離心力)的時候要用到,屈服強度是在計算安全係數時才能用到。

畫網格時應該注意什麼?

  畫網格時,可以用(計算結果中的應力圖與網格圖重合到一起),紅色應力大的部分要完整地覆蓋兩層網格,這樣的話,網格就劃分的很好了。另外,在應力大的地方可以相應地增加網格精度,保證網格劃分很好。右鍵點擊“網格”,選擇“應用網格控制”,選擇要提高精度的地方(線、面),第二個參數是此最高精度變到設置的網格普遍精度的速率(一般是1.2)。

  在“應力”中右鍵,選擇“設定”,在邊界選項一欄選擇網格,就可以把網格和計算結果重合到一起了。

  應力集中:局部範圍內應力顯著增大的現象。
  應力奇異性:在尖角和剛性約束等地方,出現應力奇異性的概率會很大。應力奇異性指網格劃分的越細,應力值越大。這是由於彈性理論,軟件自己計算的應力就會變大,這是數學算法問題。在關鍵的位置出現應力奇異性,就應該改結構。

模型簡化

  模型的簡化(老師說很重要):
1、 複雜零件的特徵簡化。
2、 複雜裝配體的零件簡化。
  我們有時低估了模型簡化的價值,模型簡化是有限化分析的第一步,這部分工作的好壞直接影響到之後網格劃分的精度和數量,也影響到求解的速度與好壞。

單個零件靜應力分析

  進入零件圖或者裝配體,點擊solidworks插件,再點擊solidworks simulation,窗口內就會出現simulation,點進去,點擊新算例。先選擇分析類型(靜應力分析),在出來的分析窗口第一行編輯材料類型,連結(接觸關係)是針對裝配體來說的,如果是單個零件就不用管“連結”了。添加約束(夾具),選擇“固定幾何體”,就是把面或者孔固定,它們不會發生變形或移動。在外部載荷中施加力,選擇力的大小和方向。在網格選項中,點擊“生成網格”,再點“運行此算例”就OK。

裝配體靜應力分析

  剛開始進入裝配體分析時,連結自動有“全局接觸”,從工程的角度出發,要把全局接觸刪除。零件選項裏面,如果要簡化模型,就要選中想要簡化的零件,右鍵點擊“不包括在分析中”,這是三維視圖裏面還有該零件,只是分析的過程中沒有了,單單隱藏是不行的。

  重點講一下接觸。要做接觸,首先最好做成爆炸視圖,方便設置接觸。
  接觸類型主要分爲 無穿透與接合。
  接合:兩個物體是通過一個固定不動的方式粘合在一起的。如:焊接。
  無穿透:兩個物體間有接觸,但是允許產生相對滑動。

  選取接觸面組的時候,可以手動選取接觸面組,也可以自動查找接觸面組。
  選取接觸面組時,一對就是一組接觸面組,不要把所有的接觸面組都放在一起,不然出錯了,不好排查。

  選取接觸面時的技巧:
  1、接觸面一個很大,一個小,在很大的接觸面上畫一個和小的接觸面差不多的草圖,然後用曲線分割分成兩個面,設置接觸面組的時候就設置小的接觸面和分割出來的那個小面接觸,節約計算資源。怎麼曲線分割呢? 先在草圖繪製畫一個比子裝配體大一點的圓,在“特徵”卡里面選“曲線”分割線,可以把曲面分割爲兩部分。
  2、 在類似特徵處的網格細化,只需先設置一處網格細化,看看效果,如果可以,再設置到其他相似的地方,這樣做能節約很多的計算量與時間。

注意事項

  第一次有限元分析的時候,要在應力、位移、應變下右擊,點擊“編輯定義”,在變形形狀裏面選擇“真實比例”。這樣整出來的分析纔是對的。

分析效果圖
在這裏插入圖片描述

零件分析效果圖

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裝配體分析效果圖
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