solidworks有限元分析_新手学习心得体会

什么是有限元分析?

  有限单元法:把一个连续的零件模型划分为很多个小块,因为对一个零件模型直接求解受力,很难得出解析解,必须用到数值求解法(有限单元法),把零件模型划分为多个小块,因为小块是有体积的,所以是有限个小块。
  有限元分析:使用有限单元法进行分析

有限元分析的常用术语

1、 网格:使用四面体或三角形来近似地模拟真实的几何模型。
进行有限元分析时画网格(把一个连续的实体分成有限个单元)是必须的过程。
2、 单元:四面体、三角形被称之为单元
3、 节点:单元的角点
4、 刚体:在进行有限元分析的时候,我们分析的物体都是柔性体(可以变形的物体)。当我们不关心某一个物体的形变时,就可以把这个物体设为刚体。
5、 载荷:施加在点、线、面上的扭矩、力矩、压力、重力、离心力、热载荷(热胀冷缩)、强制位移(在悬臂梁上设置2mm的位移,观察悬臂梁的受力情况)等

什么是应力、位移、应变?

  应力是单位面积上的内力大小。Von Mises 应力是一种等效应力,该点的等效应力越大,约危险,单位一般是N/mm2(Mpa),单位在“应力”,右键“编辑定义”,“显示”里面可以更改单位。位移是构件内一点沿某方向移动的距离。应变是单位长度位移的多少,一点沿某方向的应变大,则该点沿该方向的变形程度大。

编辑材料时应该注意什么?

  编辑材料时,在材料属性一栏,红色是必须用到的材料常数,蓝色是在特定的载荷类型下才会被使用,如“温度载荷”就需要“热扩张系数”。,黑色是不会用到的。但根据有限元理论,弹性模量、中泊松比才是必须要用的,质量密度是要加惯性力(重力、离心力)的时候要用到,屈服强度是在计算安全系数时才能用到。

画网格时应该注意什么?

  画网格时,可以用(计算结果中的应力图与网格图重合到一起),红色应力大的部分要完整地覆盖两层网格,这样的话,网格就划分的很好了。另外,在应力大的地方可以相应地增加网格精度,保证网格划分很好。右键点击“网格”,选择“应用网格控制”,选择要提高精度的地方(线、面),第二个参数是此最高精度变到设置的网格普遍精度的速率(一般是1.2)。

  在“应力”中右键,选择“设定”,在边界选项一栏选择网格,就可以把网格和计算结果重合到一起了。

  应力集中:局部范围内应力显著增大的现象。
  应力奇异性:在尖角和刚性约束等地方,出现应力奇异性的概率会很大。应力奇异性指网格划分的越细,应力值越大。这是由于弹性理论,软件自己计算的应力就会变大,这是数学算法问题。在关键的位置出现应力奇异性,就应该改结构。

模型简化

  模型的简化(老师说很重要):
1、 复杂零件的特征简化。
2、 复杂装配体的零件简化。
  我们有时低估了模型简化的价值,模型简化是有限化分析的第一步,这部分工作的好坏直接影响到之后网格划分的精度和数量,也影响到求解的速度与好坏。

单个零件静应力分析

  进入零件图或者装配体,点击solidworks插件,再点击solidworks simulation,窗口内就会出现simulation,点进去,点击新算例。先选择分析类型(静应力分析),在出来的分析窗口第一行编辑材料类型,连结(接触关系)是针对装配体来说的,如果是单个零件就不用管“连结”了。添加约束(夹具),选择“固定几何体”,就是把面或者孔固定,它们不会发生变形或移动。在外部载荷中施加力,选择力的大小和方向。在网格选项中,点击“生成网格”,再点“运行此算例”就OK。

装配体静应力分析

  刚开始进入装配体分析时,连结自动有“全局接触”,从工程的角度出发,要把全局接触删除。零件选项里面,如果要简化模型,就要选中想要简化的零件,右键点击“不包括在分析中”,这是三维视图里面还有该零件,只是分析的过程中没有了,单单隐藏是不行的。

  重点讲一下接触。要做接触,首先最好做成爆炸视图,方便设置接触。
  接触类型主要分为 无穿透与接合。
  接合:两个物体是通过一个固定不动的方式粘合在一起的。如:焊接。
  无穿透:两个物体间有接触,但是允许产生相对滑动。

  选取接触面组的时候,可以手动选取接触面组,也可以自动查找接触面组。
  选取接触面组时,一对就是一组接触面组,不要把所有的接触面组都放在一起,不然出错了,不好排查。

  选取接触面时的技巧:
  1、接触面一个很大,一个小,在很大的接触面上画一个和小的接触面差不多的草图,然后用曲线分割分成两个面,设置接触面组的时候就设置小的接触面和分割出来的那个小面接触,节约计算资源。怎么曲线分割呢? 先在草图绘制画一个比子装配体大一点的圆,在“特征”卡里面选“曲线”分割线,可以把曲面分割为两部分。
  2、 在类似特征处的网格细化,只需先设置一处网格细化,看看效果,如果可以,再设置到其他相似的地方,这样做能节约很多的计算量与时间。

注意事项

  第一次有限元分析的时候,要在应力、位移、应变下右击,点击“编辑定义”,在变形形状里面选择“真实比例”。这样整出来的分析才是对的。

分析效果图
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零件分析效果图

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装配体分析效果图
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