COSMOS最佳实践

ImagecourtesyofNationalOpticalAstronomyObservatory,operatedbytheAssociationofUniversitiesforResearchinAstronomy,undercooperativeagreementwiththeNationalScienceFoundation.COSMOS最佳实践张俊分析产品经理大中国区SolidWorks公司2020/1/242©2006SolidWorksCorp.Confidential.议程COSMOSWorks的高可靠性计划你的分析载荷考虑分网考虑壳单元分析连接和接触考虑一些最好的实践方式什么时候需要非线性分析3©2006SolidWorksCorp.Confidential.FEA软件的不同称呼“advanced”or“expert”products“高级的”或者“专家级的”“basic”,or“designerlevel”products.“基本的”或者“设计者层次”4©2006SolidWorksCorp.Confidential.COSMOSWorks的高可靠性DoFEAToolsGiveTheSameAnswers?不同有限元分析软件能否给出同样的结果AComparisonofFiniteElementAnalysisSoftware让我们对不同的有限元分析软件做一下验证比较5©2006SolidWorksCorp.Confidential.COSMOSWorks的高可靠性分析软件考题6©2006SolidWorksCorp.Confidential.HingeLeaf铰链页7©2006SolidWorksCorp.Confidential.8©2006SolidWorksCorp.Confidential.自行车轮辐制动系统9©2006SolidWorksCorp.Confidential.自行车轮辐制动系统10©2006SolidWorksCorp.Confidential.塑料玩具11©2006SolidWorksCorp.Confidential.塑料玩具12©2006SolidWorksCorp.Confidential.黄铜卡盘13©2006SolidWorksCorp.Confidential.黄铜卡盘14©2006SolidWorksCorp.Confidential.塑料浴盆---IGES格式读入15©2006SolidWorksCorp.Confidential.塑料浴盆---IGES格式读入16©2006SolidWorksCorp.Confidential.镀锌棘轮——IGES读入17©2006SolidWorksCorp.Confidential.镀锌棘轮——IGES读入18©2006SolidWorksCorp.Confidential.塑料盖板19©2006SolidWorksCorp.Confidential.塑料盖板20©2006SolidWorksCorp.Confidential.铝制机体21©2006SolidWorksCorp.Confidential.铝制机体22©2006SolidWorksCorp.Confidential.塑料杆约束-典型的接触问题23©2006SolidWorksCorp.Confidential.24©2006SolidWorksCorp.Confidential.消声器保护装置25©2006SolidWorksCorp.Confidential.消声器保护装置26©2006SolidWorksCorp.Confidential.计划你的分析理解物理条件和你分析的目标问自己一些问题：例如：–我需要从分析中得到什么信息？–我如何定义失效？–实际的机构用什么来代替?–结构是有意义的吗F1制动系统27©2006SolidWorksCorp.Confidential.计划你的分析认识到分析结果的精确性依赖于输入的数据开始进行简单的分析，然后逐步加大复杂的分析分析工具提供了数值上的精确性阐明实际的设计错误目标是想快速得到答案Forkliftdesignedtolift40’YachitdesignedwithCOSMOSWorks28©2006SolidWorksCorp.Confidential.载荷方面的考虑理解线形静态问题的假设–缓慢施加载荷逐渐施加到载荷的最大值–加速度和速度很小,允许忽略惯性和阻尼力–线性：比例关系在载荷及其响应上为线形材料遵循胡克定律位移足够小可以忽略载荷的增加引起刚度的变化当模型变形时，载荷保持同样的方向29©2006SolidWorksCorp.Confidential.网格划分考虑：1划分网格细分-再细分复杂的形状为许多简单连接的形状实体:四面体,六面体(块状).曲面:四边形,三角形.30©2006SolidWorksCorp.Confidential.有限元模型建立的流程31©2006SolidWorksCorp.Confidential.自由度与计算执行过程二阶实体四面体单元二阶三角形壳单元线性静态分析程序的执行过程梁单元32©2006SolidWorksCorp.Confidential.BrickElementMesh(ManuallyGenerated)TetraElementMesh(AutomaticallyGenerated)SimpleBracketBrickElementsvs.TetraElements33©2006SolidWorksCorp.Confidential.BrickMesh1860nodesMaxStress:27.6ksiTetraMesh7009nodesMaxStress:27.8ksiBrickElementsvs.TetraElements34©2006SolidWorksCorp.Confidential.网格划分考虑2:网格划分流程评估几何体处理边界创建网格35©2006SolidWorksCorp.Confidential.网格划分考虑2:检查模型的几何体对于零件：Menu：工具〉检查-检查-找出间隙，无效的面，无效的边，小的边界等等Menu:插入面删除/替换修复无效的面Menu:插入面愈合边线修复无效的边对于装配体：Menu：Tools干涉检查保证不要选中视重合为干涉36©2006SolidWorksCorp.Confidential.网格划分考虑3如果必要需要简化几何体使用SWutilities工具非常简单的识别需要压缩的特征简化的极限值是基于COSMOSWorks默认的单元大小默认的极限值=简化因子*10*默认的单元大小推荐的简化系数为0.02例37©2006SolidWorksCorp.Confidential.网格划分考虑：..4-使用网格控制网格控制允许你关注结构的临界位置处网格控制也会帮助你成功的对你的网格进行划分38©2006SolidWorksCorp.Confidential.网格划分考虑：..5装配体使用自动过渡零部件网格控制的重要意义–对于每个零件默认的单元大小基于零件的体积–如果一个零件的应力是临界值，设置这个零件的有效大小为“高”–如果小的单元比“高”的有效性必须，保证“自动过渡”为开–例39©2006SolidWorksCorp.Confidential.壳分析..1如果模型是钣金模型，使用壳单元进行设计分析使用壳单元模型不仅仅用于钣金模型–薄壁零件如果零件的厚度远远小于模型全局尺寸，例如小于比例1：10或者更小通常根据经验，如果你能解释模型给别人是具有零厚度的曲面事实上超过半数以上我们设计的零件是薄壁件40©2006SolidWorksCorp.Confidential.壳分析..2壳的类型：–薄壳:L/t20–厚壳:L/t10andL/t20–厚壳包括剪切变形的影响保证曲面的上和下表面定义正确，使用“反转壳单元法向”的选项对齐壳单元的法向缝织曲面可以得到好的连续的网格保证网格划分沿着边界分段处连续，使用SW分割线例41©2006SolidWorksCorp.Confidential.销连结Vs接触销连接–如果不关心销上面的应力分布可以使用销–曲面定义并保证销是刚性的。你将要观察到在接近销的表面上有很高的应力。如果你不关心接近销表面的应力可以采用销。–非常有效的解-较少的资源–如果你采用了很多数目的销子进行工作–销子的作用力显示可以帮助你选择销的大小42©2006SolidWorksCorp.Confidential.销连结Vs接触销连结接触43©2006SolidWorksCorp.Confidential.螺栓连接如果不关心螺栓和螺母的应力分布你可以使用有效的求解-小的资源螺栓力帮助你选择螺栓的大小例44©2006SolidWorksCorp.Confidential.接触收敛问题使用分割线帮助接触收敛45©2006SolidWorksCorp.Confidential.远程载荷（简化模型）46©2006SolidWorksCorp.Confidential.远程载荷（直接传递VS刚体）直接转移：–在面上等效力和弯矩–远程载荷作用面允许变形（弹性面）–例刚体连接：–远程载荷作用面不允许变形–远程载荷作用面不会改变形状即使这个面具有完整的位移–使用这个选项时，这个虚拟的物体相比较邻近的物体是刚性的47©2006SolidWorksCorp.Confidential.TipsonBestpracticesandAccuracy..1只要可能就可以使用对称求解时间是=DOF**X–WhereX=Between2and3假设1M自由度问题需要花费1个小时求解2M自由度问题将要花费超过4个小时(2**2=4)求解48©2006SolidWorksCorp.Confidential.周期性对称（约束与载荷呈周期性）使用周期性对称来分析涡轮、叶片、飞轮和马达转子49©2006SolidWorksCorp.Confidential.TipsonBestpracticesandAccuracy..2必须检查反作用力50©2006SolidWorksCorp.Confidential.TipsonBestpracticesandAccuracy..3必须检查收敛性51©2006SolidWorksCorp.Confidential.自适应方法：H方法、P方法例52©2006SolidWorksCorp.Confidential.CaseStudy错误应该小于5%53©2006SolidWorksCorp.Confidential.TipsonBestpracticesandAccuracy..4当使用抛物线单元时，何处弯曲是必须关心的。因此至少在厚度方向上需要两个单元NotOKOK54©2006SolidWorksCorp.Confidential.TipsonBestpracticesandAccuracy..5Error花费较多的时间来理解边界条件几何模型材料载荷约束55©2006SolidWorksCorp.Confidential.TipsonBestpracticesandAccuracy..6练习校验问题56©2006SolidWorksCorp.Confidential.FactorofSafety安全系数理解自然界的材料-延展性材料或者脆性材料–材料如果是延展性材料材料伸长大于5%抗压强度大于拉伸强度屈服强度或者屈服应力存在使用安全系数进行求解–Ductile:延展性材料：MaxvonMises最大vonMises应力Maxshearstress最大剪切应力–Brittle：脆性材料莫尔-库仑（Mohr-Coulomb）应力最大法向应力57©2