SOLIDWORKS Simulation基礎(chǔ)教程（2018版）

 序

前言

本書使用說明

緒論有限元簡(jiǎn)介1

0.1SOLIDWORKS Simulation概述1

0.2有限元分析概述1

0.3建立數(shù)學(xué)模型2

0.4建立有限元模型3

0.5求解有限元模型3

0.6結(jié)果分析4

0.7FEA中的誤差4

0.8有限單元4

0.8.1SOLIDWORKS Simulation中的單元類型4

0.8.2在實(shí)體和殼單元中選擇7

0.8.3實(shí)體及殼單元中的草稿品質(zhì)與高品質(zhì)7

0.9自由度7

0.10FEA計(jì)算7

0.11FEA結(jié)果解釋 8

0.12測(cè)量單位9

0.13SOLIDWORKS Simulation的使用限制9

0.14總結(jié)10

1章分析流程11

1.1模型分析的關(guān)鍵步驟11

1.2實(shí)例分析：平板的應(yīng)力分析11

1.3項(xiàng)目描述11

1.4SOLIDWORKS Simulation的界面12

1.5SOLIDWORKS Simulation選項(xiàng)14

1.6預(yù)處理16

1.6.1新建算例16

1.6.2約束18

1.6.3外部載荷19

1.6.4符號(hào)的大小及顏色21

1.6.5預(yù)處理總結(jié)21

1.7劃分網(wǎng)格22

1.7.1標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格23

1.7.2基于曲率的網(wǎng)格23

1.7.3基于混合曲率的網(wǎng)格23

1.7.4網(wǎng)格密度23

1.7.5網(wǎng)格大小23

1.7.6圓中小單元數(shù)23

1.7.7比率23

1.7.8網(wǎng)格質(zhì)量25

1.8后處理26

1.8.1結(jié)果圖解26

1.8.2編輯圖解26

1.8.3波節(jié)應(yīng)力與單元應(yīng)力27

1.8.4顯示向量圖解選項(xiàng)27

1.8.5修改結(jié)果圖解28

1.8.6其他圖解29

1.9多個(gè)算例35

1.9.1創(chuàng)建新的算例35

1.9.2復(fù)制參數(shù)35

1.9.3檢查收斂與精度37

1.9.4結(jié)果總結(jié)38

1.9.5與解析解比較38

1.10報(bào)告39

1.11總結(jié)40

1.12提問40

練習(xí)1-1支架41

練習(xí)1-2壓縮彈簧剛度47

練習(xí)1-3容器把手49

2章網(wǎng)格控制、應(yīng)力集中與邊界條件51

2.1網(wǎng)格控制51

2.2實(shí)例分析：L形支架51

2.3不帶圓角的支架分析52

2.3.1運(yùn)行所有算例53

2.3.2局部網(wǎng)格精細(xì)化分析54

2.3.3網(wǎng)格控制54

2.3.4結(jié)果比較57

2.3.5應(yīng)力奇異性58

2.3.6應(yīng)力峰值點(diǎn)58

2.4帶圓角的支架分析59

2.4.1壓縮配置59

2.4.2自動(dòng)過渡60

2.5實(shí)例分析：焊接支架64

2.6理解邊界條件的影響64

2.7總結(jié)65

2.8提問65

練習(xí)2-1C形支架66

練習(xí)2-2骨形扳手71

3章帶接觸的裝配體分析75

3.1接觸縫隙分析75

3.2實(shí)例分析：虎鉗75

3.3使用全局接觸的虎鉗分析76

3.3.1零部件接觸77

3.3.2觀察裝配體結(jié)果80

3.3.3手柄接觸81

3.3.4所需的力82

3.4使用局部接觸的虎鉗分析82

3.4.1局部接觸82

3.4.2局部接觸類型83

3.4.3無穿透局部接觸條件84

3.4.4接觸應(yīng)力87

3.5總結(jié)87

3.6提問87

練習(xí)3-1雙環(huán)裝配體88

4章對(duì)稱和自平衡裝配體93

4.1冷縮配合零件93

4.2實(shí)例分析：冷縮配合93

4.2.1項(xiàng)目描述93

4.2.2對(duì)稱93

4.2.3關(guān)鍵步驟93

4.2.4特征消隱94

4.2.5剛體模式95

4.2.6冷縮配合接觸條件96

4.2.7在局部坐標(biāo)系中圖解顯示結(jié)果97

4.2.8定義圓柱坐標(biāo)系97

4.2.9保存所有圖解100

4.2.10“什么錯(cuò)”特征101

4.3帶軟彈簧的分析101

4.3.1軟彈簧101

4.3.2慣性釋放101

4.4總結(jié)102

5章帶接頭的裝配體分析及網(wǎng)格細(xì)化103

5.1連接零部件103

5.2接頭103

5.3實(shí)例分析：萬向節(jié)104

5.4項(xiàng)目描述105

5.5一部分：使用草稿品質(zhì)的粗糙網(wǎng)格進(jìn)行分析105

5.5.1遠(yuǎn)程載荷106

5.5.2螺栓的緊密配合109

5.5.3螺栓預(yù)載109

5.5.4局部相觸面組112

5.5.5旋轉(zhuǎn)和軸向剛度115

5.6二部分：使用高品質(zhì)網(wǎng)格分析119

5.6.1在薄壁特征上需要的實(shí)體單元數(shù)量120

5.6.2高寬比例圖解120

5.6.3雅可比122

5.7總結(jié)126

練習(xí)5-1鏈扣(一部分)126

練習(xí)5-2鏈扣(二部分)136

練習(xí)5-3升降架裝配體138

練習(xí)5-4帶有基座的分析(選做)144

練習(xí)5-5點(diǎn)焊——實(shí)體網(wǎng)格144

練習(xí)5-6螺栓接頭149

6章兼容/不兼容網(wǎng)格153

6.1兼容/不兼容網(wǎng)格劃分：接合接觸153

6.2實(shí)例分析：轉(zhuǎn)子153

6.2.1項(xiàng)目描述153

6.2.2兼容網(wǎng)格153

6.2.3不兼容網(wǎng)格156

6.2.4不兼容接合選項(xiàng)157

6.2.5周期性對(duì)稱160

6.2.6討論161

6.3總結(jié)162

練習(xí)手鉗162

7章薄件分析172

7.1薄件172

7.2實(shí)例分析:帶輪172

7.3一部分：采用實(shí)體單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格173

7.4二部分：細(xì)化實(shí)體網(wǎng)格175

7.5實(shí)體與殼單元的比較176

7.6三部分：殼單元——中面曲面177

7.6.1細(xì)殼與粗殼的比較178

7.6.2殼網(wǎng)格顏色179

7.6.3更改網(wǎng)格方向180

7.6.4殼單元對(duì)齊180

7.6.5自動(dòng)重新對(duì)齊殼曲面181

7.6.6應(yīng)用對(duì)稱約束183

7.6.7變形結(jié)果186

7.7結(jié)果比較187

7.8實(shí)例分析：擱柵吊件187

7.9總結(jié)192

7.10提問193

練習(xí)7-1支架193

練習(xí)7-2使用外側(cè)/內(nèi)側(cè)表面的殼網(wǎng)格197

練習(xí)7-3邊焊縫接頭200

練習(xí)7-4容器把手焊縫205

8章混合網(wǎng)格——?dú)んw和實(shí)體207

8.1混合網(wǎng)格207

8.1.1接合殼體和實(shí)體網(wǎng)格208

8.1.2混合網(wǎng)格支持的分析類型208

8.2實(shí)例分析：壓力容器208

8.2.1項(xiàng)目描述208

8.2.2分析裝配體208

8.2.3模型準(zhǔn)備209

8.2.4材料211

8.2.5體積模量和切變模量213

8.2.6連接有間隙實(shí)體213

8.2.7失敗診斷216

8.2.8小特征網(wǎng)格劃分216

8.3總結(jié)220

8.4提問220

練習(xí)混合網(wǎng)格分析220

9章梁?jiǎn)卧獋魉图芊治?26

9.1項(xiàng)目描述226

9.1.1單元選擇226

9.1.2梁?jiǎn)卧?26

9.1.3連接及斷開的接點(diǎn)228

9.1.4橫梁接點(diǎn)位置229

9.1.5橫梁接點(diǎn)類型229

9.1.6渲染橫梁輪廓231

9.1.7橫截面的一方向及二方向232

9.1.8彎矩和剪力圖表234

9.2總結(jié)237

9.3提問237

10章混合網(wǎng)格——實(shí)體、梁和殼單元238

10.1混合劃分網(wǎng)格238

10.2實(shí)例分析：顆粒分離器238

10.2.1項(xiàng)目描述238

10.2.2關(guān)鍵步驟238

練習(xí)10-1柜子247

練習(xí)10-2框架結(jié)構(gòu)剛度253

11章設(shè)計(jì)情形254

11.1設(shè)計(jì)算例254

11.2實(shí)例分析：懸架設(shè)計(jì)254

11.2.1項(xiàng)目描述254

11.2.2關(guān)鍵步驟254

11.3一部分：多載荷情形255

11.3.1多個(gè)設(shè)計(jì)算例255

11.3.2設(shè)計(jì)情形結(jié)果259

11.4二部分：幾何修改262

11.5總結(jié)266

練習(xí)矩形平臺(tái)266

12章熱應(yīng)力分析271

12.1熱應(yīng)力分析簡(jiǎn)述271

12.2實(shí)例分析：雙層金屬帶271

12.2.1項(xiàng)目描述271

12.2.2材料屬性272

12.2.3輸入溫度276

12.2.4平均應(yīng)力277

12.2.5提問282

12.3在局部坐標(biāo)系中檢查結(jié)果(選做)282

12.4保存變形后的模型283

12.5總結(jié)283

13章自適應(yīng)網(wǎng)格284

13.1自適應(yīng)網(wǎng)格概述284

13.2實(shí)例分析：懸臂支架284

13.2.1項(xiàng)目描述284

13.2.2幾何體準(zhǔn)備285

13.3h-自適應(yīng)算例287

13.3.1h-自適應(yīng)選項(xiàng)288

13.3.2h-自適應(yīng)圖解290

13.3.3收斂圖表290

13.3.4回顧h-自適應(yīng)求解290

13.3.5應(yīng)變能誤差并非應(yīng)力誤差291

13.4p-自適應(yīng)算例292

13.4.1p-自適應(yīng)求解方法292

13.4.2h-單元與p-單元的概念293

13.4.3方法比較295

13.5h-單元與p-單元總結(jié)295

13.6總結(jié)296

14章大位移分析297

14.1小位移與大位移分析的比較297

14.2實(shí)例分析：夾鉗297

14.3一部分：小位移線性分析298

14.3.1結(jié)果討論299

14.3.2小位移及大位移分析中的接觸結(jié)果299

14.4二部分：大位移非線性分析299

14.4.1變形301

14.4.2SOLIDWORKS Simulation Premium301

14.5總結(jié)301

14.6提問302

附錄303

附錄A網(wǎng)格劃分與解算器303

附錄B用戶幫助313