SolidWorks-Simulation有限元分析培训教程

13DS.COM/SOLIDWORKS©DassaultSystèmes|机密信息|11/26/2019|参考：3DS_Document_20123DS.COM/SOLIDWORKS©DassaultSystèmes|机密信息|11/26/2019|参考：3DS_Document_2012SolidWorksSimulation基础培训23DS.COM/SOLIDWORKS©DassaultSystèmes|机密信息|11/26/2019|参考：3DS_Document_2012SolidWorksSimulation培训目录绪论有限元简介第8章薄件分析第1章分析流程第9章混合网格——壳体和实体第2章网格控制、应力集中、边界条件第10章混合网格——实体、梁和壳第3章带接触的装配体分析第11章设计情形第4章对称和自平衡装配体第12章热应力分析第5章带接头的装配体分析第13章自适应网格第6章兼容/不兼容网格第14章大位移分析第7章网格细化的装配体分析33DS.COM/SOLIDWORKS©DassaultSystèmes|机密信息|11/26/2019|参考：3DS_Document_20123DS.COM/SOLIDWORKS©DassaultSystèmes|机密信息|11/26/2019|参考：3DS_Document_2012绪论有限元简介43DS.COM/SOLIDWORKS©DassaultSystèmes|机密信息|11/26/2019|参考：3DS_Document_2012主要内容SolidWorksSimulation概述有限元分析概述SolidWorksSimulation的使用限制53DS.COM/SOLIDWORKS©DassaultSystèmes|机密信息|11/26/2019|参考：3DS_Document_2012Simulation发展历程——辉煌的历史1982198519951997SRAC创立COSMOS/M–第一款用于PC的FEA软件第一个SolidWorks合作伙伴,推出CosmosWorks第一个SolidWorks黄金合作伙伴发布COSMOS2008被DassaultSystemes收购SolidWorksSimulation20092002C20072001C1996与SolidWorks整合63DS.COM/SOLIDWORKS©DassaultSystèmes|机密信息|11/26/2019|参考：3DS_Document_2012SolidWorksSimulation产品SolidworksSimulationPremium-白金包SolidworksSimulationProfessional-专业包静态分析模态/屈曲热分析跌落测试疲劳Motion优化非线性时间-历史瞬态响应随机振动压力容器谐波响应复合材料73DS.COM/SOLIDWORKS©DassaultSystèmes|机密信息|11/26/2019|参考：3DS_Document_2012什么是FiniteElementAnalysis(FEA)有限元思想最早可以追溯到远古时代，在几个世纪前就得到了应用。如用多边形（有个直线单元）逼近圆来求圆的周长。FEA不是唯一的数值分析工具，在工程领域还有其它数值方法，如有限差分法、边界元法和有限体积法（流体）。FEA占据了工程分析的软件市场，而其它方法被归入小规模应用。83DS.COM/SOLIDWORKS©DassaultSystèmes|机密信息|11/26/2019|参考：3DS_Document_2012什么是FEA例：如何用一根很短的尺子来测量从家到邮箱的小路的长度？弯曲的小路用分段小路来代替用短尺分段测量小路93DS.COM/SOLIDWORKS©DassaultSystèmes|机密信息|11/26/2019|参考：3DS_Document_2012FEA步骤一般来讲，FEA软件通常有以下三个步骤:预处理分析的类型（例如，静态，热，频率），材料的性能，载荷和约束被定义（建立数学模型），并且模型被分为有限的单元（建立有限元模型）。求解用来计算所需的结果（求解有限元模型）。后处理用来对结果进行分析（分析结果）。103DS.COM/SOLIDWORKS©DassaultSystèmes|机密信息|11/26/2019|参考：3DS_Document_2012SolidWorksSimulation步骤建立数学模型建立有限元模型求解有限元模型结果分析113DS.COM/SOLIDWORKS©DassaultSystèmes|机密信息|11/26/2019|参考：3DS_Document_2012建立数学模型特征消隐：合并或消除在分析中认为不重要的特征：外圆角、圆边、标志等；理想化清除简化CAD几何模型的方法123DS.COM/SOLIDWORKS©DassaultSystèmes|机密信息|11/26/2019|参考：3DS_Document_2012建立有限元模型通过离散化过程，将数学模型剖分成有限单元，称为网格划分。133DS.COM/SOLIDWORKS©DassaultSystèmes|机密信息|11/26/2019|参考：3DS_Document_2012FEA中的基本概念网格–用四边形或三角形对CAD几何外形的近似描述单元–网格中所存在的三角形(四面体)或四边形(六面体)等结点-不同单元所联接在一起的点，结点是求解未知量(通常是位移)所需的点143DS.COM/SOLIDWORKS©DassaultSystèmes|机密信息|11/26/2019|参考：3DS_Document_2012Simulation中的单元类型Simulation中三维单元有：一阶实体四面体单元和二阶实体四面体单元；二维单元有：一阶三角形壳单元和二阶三角形壳单元；一维单元有：梁单元153DS.COM/SOLIDWORKS©DassaultSystèmes|机密信息|11/26/2019|参考：3DS_Document_2012实体单元示例Simulation中的单元类型将零件划分成小的四面体单元，并计算每一个单元上的变形，从而解出整个零件的变形。163DS.COM/SOLIDWORKS©DassaultSystèmes|机密信息|11/26/2019|参考：3DS_Document_2012Simulation中的单元类型一阶（草稿质量）四面体单元共有四个节点，每个角上有一个。每个节点有三个自由度，意味着节点可完全由三个位移分量来表示。173DS.COM/SOLIDWORKS©DassaultSystèmes|机密信息|11/26/2019|参考：3DS_Document_2012Simulation中的单元类型二阶（高质量）实体四面体单元有十个节点（四个角点和六个中间节点），并且每个节点又三个自由度。183DS.COM/SOLIDWORKS©DassaultSystèmes|机密信息|11/26/2019|参考：3DS_Document_2012壳单元示例将面划分成小的三角形单元，并计算每一个单元上的变形，从而解出整个零件的变形。Simulation中的单元类型193DS.COM/SOLIDWORKS©DassaultSystèmes|机密信息|11/26/2019|参考：3DS_Document_2012一阶（草稿质量）三角形壳单元有三个节点（分布在角上），并且每个节点有六个自由度，意味着它的位移可完全由三个平移分量和三个转动分量描述。Simulation中的单元类型203DS.COM/SOLIDWORKS©DassaultSystèmes|机密信息|11/26/2019|参考：3DS_Document_2012Simulation中的单元类型二阶（高质量）三角形壳单元有六个节点：三个角节点和三个中间节点。意味着位移可由三个平移和三个转动组成。213DS.COM/SOLIDWORKS©DassaultSystèmes|机密信息|11/26/2019|参考：3DS_Document_2012梁单元示例Simulation中的单元类型将框架划分成小的梁单元，并计算每一个单元上的变形，从而解出整个零件的变形。223DS.COM/SOLIDWORKS©DassaultSystèmes|机密信息|11/26/2019|参考：3DS_Document_2012Simulation中的单元类型两节点梁单元的形状在初始时为平直的，但可以假定形状在变形发生后为三次方的一个函数。梁单元在每个端点处都有六个自由度。233DS.COM/SOLIDWORKS©DassaultSystèmes|机密信息|11/26/2019|参考：3DS_Document_2012草稿品质（一阶）及高品质单元（二阶）一阶单元：仅在对特定目标进行分析时使用，如证实载荷或约束的方向。二阶单元：准备用来作最后计算的算例均应该采用高品质单元。243DS.COM/SOLIDWORKS©DassaultSystèmes|机密信息|11/26/2019|参考：3DS_Document_2012建立FEA模型-约束描述所给的模型是如何与外界相联系固定一个面、线或点允许滑动或转动253DS.COM/SOLIDWORKS©DassaultSystèmes|机密信息|11/26/2019|参考：3DS_Document_2012建立FEA模型-载荷作用于模型的外表面的载荷：–作用在面、连线或点上的力–扭矩、力矩–压力作用于整个模型的载荷:–重力、离心力–热载263DS.COM/SOLIDWORKS©DassaultSystèmes|机密信息|11/26/2019|参考：3DS_Document_2012FEA中的误差理想化误差创建数学模型离散为有限元模型数值误差解算过程离散化误差是FEA特有的，也只有这个误差能够在使用FEA方法时被控制。影响数学模型的建模误差，是在FEA之前引入的，只能通过正确的建模技术来控制。求解误差是在计算过程中积累的，难于控制，但它们通常都很小。不要只根据该软件的结果进行设计决策。请结合试验数据和实际经验来使用这些信息。最终设计必须接受现场测试的检验。软件可通过减少、而不是完全免除现场测试，来帮助您缩短投入市场的时间。273DS.COM/SOLIDWORKS©DassaultSystèmes|机密信息|11/26/2019|参考：3DS_Document_2012FEA计算有限元网格中每个节点的自由度构成了未知量。在结构分析中，节点的自由度可以被看作节点的位移。位移是基本的未知量，总是被最先计算。热分析中，基本的未知量是节点温度。而温度是标量，因此对于每个节点，只有一个未知量需要求解。283DS.COM/SOLIDWORKS©DassaultSystèmes|机密信息|11/26/2019|参考：3DS_Document_2012当载荷应用到实体时，实体通过产生内部力（一般来讲每个点都不一样）而尝试吸收其影响。这些内部力的强度称为应力。应力单位为每单位面积的力。应力分量以一个受压条为例。P点的应力状态可根据任意基准面来描述。虽然合成应力总是相同，但应力分量的数值取决于所选基准面。FEA结果解释—应力293DS.COM/SOLIDWORKS©DassaultSystèmes|机密信息|11/26/2019|参考：3DS_Document_2012应力要通过幅值、方向以及其作用的基准面来描述。某点的应力状态可按以下分量予以完整描述：SX：X方向上的应力垂直于YZ基准面SY：Y方向上的应力垂直于XZ基准面SZ：Z方向上的应力垂直于XY基准面TXY：Y方向上的应力作用于垂直于X方向的基准面（YZ基准面）TYX：X方向上的应力作用于垂直于Y方向的基准面（XZ基准面）TXZ：Z方向上的应力作用于垂直于X方向的基准面（YZ基准面）TZX：X方向上的应力作用于垂直于Z方向的基准面（XY基准面）TYZ：Z