SolidWorksSimulation图解应用教程.doc

SolidWorks Simulation图解应用教程（一）
2009-08-26 17:19:03  作者：浙江金华技师学院 方显明  来源：智造网—助力中国制造业创新—

· 　　在我们完成了产品的建模工作之后，需要确保模型能够在现场有效地发挥作用。如果缺乏分析工具，则只能通过昂贵且耗时的产品开发周期来完成这一任务。一般产品开发周期通常包括以下步骤：1)建造产品模型；2)生成设计的原型；3)现场测试原型；4)评估现场测试的结果；5)根据现场测试结果修改设计。这一过程将一直继续、反复，直到获得满意的解决方案为止。而分析可以帮助我们完成以下任务：1)在计算机上模拟模型的测试过程来代替昂贵的现场测试，从而降低费用；2)通过减少产品开发周期次数来缩短产品上市时间；3)快速测试许多概念和情形，然后做出最终决定。这样，我们就有更多的时间考虑新的设计，从而快速改进产品。
　　为什么要分析?
　　在我们完成了产品的建模工作之后，需要确保模型能够在现场有效地发挥作用。如果缺乏分析工具，则只能通过昂贵且耗时的产品开发周期来完成这一任务。一般产品开发周期通常包括以下步骤：1)建造产品模型;2)生成设计的原型;3)现场测试原型;4)评估现场测试的结果;5)根据现场测试结果修改设计。这一过程将一直继续、反复，直到获得满意的解决方案为止。而分析可以帮助我们完成以下任务：1)在计算机上模拟模型的测试过程来代替昂贵的现场测试，从而降低费用;2)通过减少产品开发周期次数来缩短产品上市时间;3)快速测试许多概念和情形，然后做出最终决定。这样，我们就有更多的时间考虑新的设计，从而快速改进产品。
　　SolidWorks Simulation作为SolidWorks COSMOSWorks的新名称，是与SolidWorks完全集成的设计分析系统。它提供了单一屏幕解决方案来进行应力分析、频率分析、扭曲分析、热分析和优化分析，凭借着快速解算器的强有力支持，使用户能够使用个人计算机快速解决大型问题。SolidWorks Simulation提供了多种捆绑包，可满足各项分析需要。
　　为了使读者能更详尽地了解SolidWorks Simulation的分析应用功能，从本期开始，我们将分期介绍其强大的分析功能。
　　一、线性静态分析
　　当载荷作用于物体表面上时，物体发生变形，载荷的作用将传到整个物体。外部载荷会引起内力和反作用力，使物体进入平衡状态。
　　线性静态分析有两个假设：
　　1)静态假设。所有载荷被缓慢且逐渐应用，直到它们达到其完全量值。在达到完全量值后，载荷保持不变(不随时间变化)。
　　2)线性假设。载荷和所引起的反应力之间关系是线性的。例如，如果将载荷加倍，模型的反应(位移、应变及应力)也将加倍。
　　1.打开SolidWorks软件
　　单击“开始”→“所有程序”→“SolidWorks 2009”→“SolidWorks 2009 x64 Edition SP3.0”，打开软件或单击桌面快捷图标 打开软件，如图1所示。
　　(你的电脑图标可能是这个样式：“开始”→“所有程序”→“Solidworks 2009”→“Solidworks 2009 SP0.0”，结果是相同的。)
　　1)单击“新建”按钮 。

图1 软件打开界面
　　2)在弹出的“新建Solidworks文件”对话框中单击“零件”按钮，然后单击“确定”按钮，如图2所示。

图2 新建文件对话框
　　2.新建如图3所示零件

图3 建立的零件模型
　　3.打开SolidWorks Simulation插件
　　1)单击工具栏中 按钮的右侧小三角，在下级菜单中单击“插件…”按钮，如图4所示。

图4 打开插件
　　2)在弹出的“插件”对话框中勾选“SolidWorks Simulation”左侧的选框，单击“确定”按钮，如图5所示。如果想要在SolidWorks软件启动时自动加载该插件，则将右侧的选框也勾选，一般建议只勾选左侧选框，这样可提高SolidWorks的启动速度，在我们需要用该插件时再另行启动它。

图5 勾选要启动的插件
　　3)稍候我们即可看到“SolidWorks Simulation”插件启动成功，如图6所示。单击“Simulation”标签，切换到该插件的命令管理器页。

图6 插件启动成功
　　4.进行线性静态分析
　　1)如图7所示，单击“算例”按钮 下方的小三角，在下级菜单中单击“新算例”按钮。在左侧特征管理树中出现如图8所示的对话框。

图7 新建算例

图8 Simulation插件可进行的分析项目
　　2)在“名称”栏中，可输入你所想设定的分析算例的名称。在“类型”栏中，我们可以清楚看到SolidWorks Simulation所能进行的分析种类，这里我们选择的是“静态”按钮(该按钮默认即为选中状态)。在上述两项设置完成后单击确定按钮 (确定按钮在特征树的左上角及绘图区域的右上角各有一个)。我们可以发现，插件的命令管理器发生了变化，如图9所示。

图9 打开算例后的命令面板
　　3)单击“应用材料”按钮 ，出现“材料”对话框，如图10所示。在对话框中选中“自库文件”，并在右侧的下拉菜单中选中“solidworks materials”项，然后再单击“钢”左边的加号并在展开的材料中选择“合金钢”。合金钢的机械属性出现在对话框右侧的“属性”标签中，如图11所示。然后单击“确定”按钮完成材料的指定。

图10 材料编辑器

图11 选择合金钢材料
　　4)单击“夹具”按钮 下方的小三角，并单击下级菜单中的“固定几何体”按钮，此时在左侧的特征树中出现对话框。在图形区域单击凸台的端面(见图12)，面<1>出现在“夹具的面、边线、顶点” 框内，并单击“确定”按钮 ，如图13所示。此时在Simulation算例树的夹具文件夹中生成一个名为“夹具-1”的图标，如图14所示。

图12 选择凸台端面

图13 选择面后的对话框

 图14 完成夹具指定
　　5)单击“外部载荷”按钮 下方的小三角，并单击下级菜单中的“压力”按钮 。在图形区域中单击如图15所示的四个端面，面<1>～面<4>出现在“压强的面” 框内，并按如图16所示设置后单击“确定”按钮 。

图15 选择四个端面

 图16 压力及单位的设置
　　6)单击“运行”按钮 ，稍候即可完成分析过程，并将分析结果显示在Simulation 算例树中结果 文件夹。
　　5.查看分析结果
　　(1)von Mises应力图解
　　1)在Simulation算例树中，打开结果 文件夹。
　　2)双击“应力1(-von Mises-)”以显示图解，如图17所示。

图17 查看von Mises(对等)应力
　　(2)合力位移图解
　　1)在Simulation算例树中，打开结果 文件夹。
　　2)双击“位移1(-合位移-)”以显示图解，如图18所示。

图18 查看合力位移
　　(3)对等要素应变图解
　　1)在Simulation算例树中，打开结果 文件夹。
　　2)双击“应变1(-等量-)”以显示图解，如图19所示。

图19 查看对等要素应变
　　(4)模型的安全系数分布
　　1)在Simulation算例树中右键单击结果 文件夹，然后选择“定义安全系数图解”，如图20所示。左侧特征树显示“安全系数”对话框，如图21所示。

图20 定义安全系数图解

图21 安全系数
　　2)将“准则” 项设为“最大von Mises应力”，如图22所示。单击“下一步”按钮 。

图22 准则设置
　　3)将“设定应力极限到”设置为“屈服力”，如图23所示。单击“下一步”按钮 。

图23 应力极限设置
　　4)选中“安全系数分布”项，如图24所示。单击“确定”按钮 。

图24 选中安全系数分布
　　5)显示模型的安全系数分布图解，如图25所示。由图解可以看出，该零件上没有显示红色的区域，说明它的安全系数大于1。实际上，该零件可以采用强度稍差的材料或是修正部分尺寸等措施来降低安全系数，后续课程再行讲解。

图25 评估设计的安全性
　　6.生成算例报告
　　1)在命令管理器中单击”报表”按钮 ，如图26所示。

图26 报表按钮
　　2)在弹出的“报表选项”对话框中，如图27所示，在“包括的部分”中选取“接头定义”，然后单击 按钮将此项移动到“可用部分”中，这意味着此项将不包括在报告中，同理，可将不想出现在报告中的项目作相同动作。同样的，可以选中“可用部分”中的任意一项进行下一步设置，如选中“封面”项，则在“部分属性”中可进行评论、徵标、作者和公司等的设置;另外还可在对话框上方的“报表样式”中指定报表的样式，以及在下方的“文档设置”中指定报表的名称、格式及保存路径。设置完成后单击“出版”按钮完成零件的分析过程。

图27 报表选项对话框

SolidWorks Simulation图解应用教程（二）
2009-12-31 10:21:52 来源: 作者: 【大 中 小】 浏览:478次 评论:0条
在上一期中，我们简要介绍了应用SolidWorks Simulation设计分析系统对模型进行线性静态分析的过 程。本期我们将用一个实例来详细介绍应用S o l i d W o r k s Simulation进行零件线性静态分析的详细步骤，以便读者进一步了解分析要领。
　　一、轴的线性静态分析
　　1.启动SolidWorks软件及SolidWorks Simulation插件通过“开始”菜单或桌面快捷方式打开SolidWorks软件 并新建一零件，然后启动SolidWorks Simulation插件，如图1所示。

图1 启动软件及Simulation插件
　　2.新建如图2所示轴

图2 建立的零件模型
　　3.线性静态分析
　　1)单击“S i m u l a t i o n”标签，切换到该插件的命令管 理器页，如图3所示。单击“算例”按钮 下方的小三角， 在下级菜单中单击“新算例”按钮，如图4所示。在左侧特 征管理树中出现如图5所示的对话框。

图3 插件面板

图4 新建算例

图5 选择分析类型

图6 打开算例后的命令面板

图7 选择合金钢材料
　　2)在“名称”栏中，可 输入你所想设定的分析算例的名 称。我们选择的是“静态”按钮(该按钮默认即为选中状态)。 在上述两项设置完成后单击确定 按钮 。我们可以发现，插件的 命令管理器发生了变化，如图6所 示。
　　3)单击“应用材料”按钮，出现“材料”对话框。在 对话框中选中“自库文件”按 钮，并在右侧的下拉菜单中选中“s o l i d w o r k s m a t e r i a l s”项， 然后再单击“钢”左边的加号， 并在展开的材料中选择“合金 钢”。合金钢的机械属性出现在对话框右侧的“属性”标签中，如图7所示。然后单击“确定”按钮完成材料的指定。
　　如果你所用的合金钢的性能参数与软件自带的有出入，需要修改的话，则可按下面的方法进行。
　　◎确保你选中了相近的材料，如合金钢。
　　◎选中“自定义”单选框，此时对话框右侧的材料属 性变为可编辑状态，接下来即可按照实际数据进行更改，如 图8所示。

图8 自定义材料

图9 保存自定义材料
　　阶梯教室
　　◎修改完成后单击“保存”按钮，以保存修改。此时 会弹出“另存为”对话框，如图9所示。指定保存的路径及 文件名，单击“保存”按钮。
　　◎ 现 在 所自 定 义 的 材 料已 完 成 ， 下 面 又该 如 何 应 用 呢?还是在如图8所示的对话框中选中“自库文件”单选 框，然后在右侧的下拉菜单中选中你刚才保存的自定义材 料，再在下方的列表中选中自定义的材料，单击“确定”按钮完成材料指定，如图10所示。

图10 选用自定义材料
　　4)单击“夹具”按钮 下方的小三角，并单击下级菜单中的“固定几何体”按钮，此时在左侧的特征树中出现对话框。在图形区域单击右侧上、下两键槽的两个侧面(见图11)，“面<1>”～”面<4>”出现在“夹具的面、边线、 顶点”框 内，并单击“确定”按钮 ，如图12所示。此时在S i m u l a t i o n算例树的夹具文件夹中生成一个名为“夹具-1”的图标，如图13所示。
　　5)单击“外部载荷”按钮 下方的小三角，并单击 下级菜单中的“力矩”按钮。在图形区域中单击如图14所 示的两个侧面，”面<1>” ～” 面<2 >”出现在“力矩的Step by Step面”框 内，然后激活“方向的轴、边线、圆柱面框，选择如图15所示的圆柱面，”面<3>”出现在“方向的轴、边线、圆柱面”框 内，并按如图16所示的设置后单 击“确定”按钮 。(必要时勾选“反向”复选框，使得

图11 选择两键槽的侧面

图12 选择后的对话框

图13 完成夹具指定

图14 选择键槽侧面

图15 选择圆柱面

　　力矩的方向指向侧面，如图15所示，然后在确保单位 为“N-m”的情况下输入力 矩的大小，因为整个轴的 总力矩是30000N·m，有两 个面承担，所以这里输入15000N·m。)

图16 力矩的设定

图17 查看 von Mises(对等)应力

图18 查看合力位移

图19 查看对等要素应变

图20 定义安全系数图解

图21 安全系数

图22 准则设置

图23 应力极限设置

图24 选中安全系数分布

图25 评估设计的安全性

图26 安全系数在75以下的区域

图27 编辑定义

图28 修改准则

图29 修改安全系数图解方式

图30 图解工具命令
　　6)单击“运行”按钮，稍候即可完成分析过 程，并将分析结果显示在 S i m u l a t i o n算例树中结果文件夹，如图17所示。
　　4.查看分析结果
　　(1)von Mises应力图解
　　1)在S i m u l a t i o n算例树 中，打开结果 文件夹。
　　2 ) 双 击 “ 应 力 1 ( - v o nMises-)”以显示图解，如图17所示。
　　(2)合力位移图解
　　1)在Simulation算例树中，打开结果 文件夹。
　　2)双击“位移1(-合位移-)”以显示图解，如图18所示。
　　(3)对等要素应变图解
　　1)在Simulation 算例树中，打开结果 文件夹。
　　2)双击“应变1(-等量-)”以显示图解，如图19所示。
　　(4)模型的安全系数分布
　　1)在Simulation算例树中右键单击结果 文件夹，然后 选择“定义安全系数图解”，如图20所示。左侧特征树显示“安全系数”对话框，如图21所示。
　　2)将“准则 项设为“最大von Mises应力”，如图22所示。单击“下一步”按钮 。
　　3)将“设定应力极限到”项设为“屈服力”，如图23所示。单击“下一步”按钮 。
　　4)选中“安全系数分布”项，如图24所示。单击“确定”按钮 。我们可以看到，在图24的最下方，安全结果 中列出了基于所选准则的最小安全系数为2.24853。
　　5)显示模型的安全系数分布图解，如图25所示。
　　(5)编辑安全系数图解
　　阶梯教室
　　在图26中显示出了安全系数在75以下的区域，即图中 的红色区域，而蓝色区域则是安全系数在75以上的区域。那 么，我们在已经完成了图24的图解后如何更改呢?
　　在Simulation算例树中的结果 文件夹中右击“安全系数1(-安全系数-)”，在快捷菜单中单击“编辑定义”，如图27所示。则又重新回到图22的步骤，你可以修改安全准 则等信息，如图28所示。然后单击“下一步”按钮 ，直到第三步，改为如图29所示，然后单击“确定”按钮，即可得到如图26所示的安全系数图解。
　　(6)模型的最大切应力
　　1)双击“应力1 (-von Mises-)”以显示von Mises应力 图解，如图17所示。
　　2)在命令管理器中单击“图解工具”按钮 右侧的小三 角，在下级菜单中单击“Iso剪裁”按 ，如图30所示。
　　3)出现如图31所示的对话框。往右拖动图示小滑标，Step by Step可发现图解中的变化，直至完全消失为止。往右拖动表示应 力不断增大，图解只显示大于当前应力值的部分，可以比较 与图32的不同。当前的应力值是第四强度理论应力，即V o n mises等效应力作为衡量应力水平的主要指标。Von mises应 力是正应力和剪切应力的组合，常用来描绘联合作用的复杂应力状态。那我们该如何来查看和工程力学中的计算公式相 一致的切应力的结果呢?

图31 Iso剪裁

图32 Iso剪裁后的图解

图33 编辑应力定义
　　4)在Simulation算例树中的结果 文件夹中右击“应力1(-von Mises-)”，在快捷菜单中单击“编辑定义”，如图33所示。
　　5)在如图34所示的对话框中作如下设置：

图34 定义应力图解

图35 YZ 基准面上Y 方向的切应力

　　◎将1处设置为“TXY:YZ 基准面上的 Y 方向抗剪应力”;
　　◎将2处设置为“N/mm^2(MPa)”;
　　◎将3处设置为“零件的基准轴”(在图中选择)。 然后单击“确定”按钮 ，新的图解如图35所示。
　　6)然后对其做新的“ISO剪裁”，结果如图36所示。

图36 定义应力图解
　　接下来我们按公式进行计算，看结果如何。按照切应力的计算公式：τ =T /W n 可得τ =30000×1000/(π×120^3/16)=88.5(Mpa)。可以看到，两者的结果非常接近。
　　5.生成算例报告
　　至此，完成了轴的线性静态分析。

SolidWorks Simulation图解应用教程（三）
2009-12-31 10:21:57 来源: 作者: 【大 中 小】 浏览:274次 评论:0条
　　一、轴承的线性静态分析
　　1.启动SolidWorks软件及SolidWorks Simulation插件
　　通过开始菜单或桌面快捷方式打开SolidWorks软件并新 建一个零件，然后启动SolidWorks Simulation插件，如图1 所示。
　　2.分别新建如图2～图5所示零件
　　3.装配轴承并按如图6所示建立简化(即半剖)配置

图1 启动软件及Simulation插件

图2 内圈及将内表面水平分割为两部分

图3 外圈
　　4.线性静态分析
　　(1)准备工作。 因为本例我们将给轴承添加一轴承载荷，根据轴承载荷的特点，需作如下准备工作。
　　1)将轴承内圈内表面分割为上、下两部分，如图2所示;
　　2)将滚动体表面也分为上、下两部分(因为后续的约 束会用到);
　　3)建立如图7所示坐标系(后续载荷指定会用到);
　　4)建立如图8所示的基准面(约束滚动体会用到)，最 后激活半剖配置。
　　(2)单击“S i m u l a t i o n”标签，切换到该插件的命令管理器页，如图9所示。单击“算例”按钮 下方的小三角，在下级菜单中单击“新算例”按钮，如图10所示，在左侧特征管理树中出现如图11所示的对话框。

图4 滚动体及将表面水平分割为两部分

图5 保持架

图6 装配轴承并建立半剖配置
　　(3)在“名称”栏中，可输入您所想设定的分析算例的 名称。我们选择的是“静态”按钮(该按钮默认即为选中状 态)。在上述两项设置完成后单击“确定”按钮。我们 可以发现，插件的命令管理器发生了变化，如图12所示。
　　( 4 ) 指定各个零件不同的材质。单击“ 零件 ”前的“+”号，展开所有零件，如图13所示，然后“右键”单击“保持架-1”，如图14所示，在快捷菜单中选择“应用/编 辑材料”命令。在“材料”对话框中选择“A I S I 1020”， 该材料的机械属性出现在对话框右侧的“属性”标签中。如 图15所示，然后单击“确定”按钮完成材料的指定。
　　如果你所用材料的性能参数与软件自带的有出入，可 按上期方法进行设定，本期不再重复。同样按上述方法，赋予滚动体、内外圈的材料为：镀铬不锈钢(均在钢的下级目录中)。

图7 建立坐标系

图8 建立基准面

图9 插件面板

图10 新建算例

图11 选择分析类型

图12 打开算例后的命令面板
　　注：实际分析时请按实际的轴承用钢进行，分析方法 不变。
　　(5)添加约束。
　　1)单击“夹具”按钮下方的小三角，并单击下级菜 单中的“固定几何体”按钮，此时在左侧的特征树中出现 对话框。在图形区域单击外圈的外圆柱(见图16)，“面<1>@外圈-1”出现在“夹具的面、边线、顶点”框内， 并单击“确定”按钮，如图17所示。

图13 展开所有零件

图14 给单个零件应用材料

图15 应用材

图16 选择外圆柱面

图17 选择后的对话框
　　2)单击“夹具”按钮下方的小三角，并单击下级菜 单中的“固定几何体”按钮，此时在左侧的特征树中出现对 话框。单击“高级”，展开“高级”面板，如图18所示。单击“在圆柱面上”按钮 ，在图形区域单击内圈的内圆柱 面(见图19)，然后再在“平移”面板中分别单击“圆周”按钮 (限制圆周方向的运动)和“轴向”按钮(限 制轴向的运动)，并设定后面的数据为0，如图20所示。单击“确定”按钮 。
　　3)类似于上一步骤，添加新的夹具。在高级面板上单击“使用参考几何体”按钮 ，在图形区域单击滚动体的 两个半球面及基准面6，如图21所示，然后再在“平移”面板中分别单击“沿基准面方向1”按钮 和“沿基准面方向2”按钮 (用于限制沿平面方向的运动)，并设定后面 的数据为0，如图22所示，单击“确定”按钮 。同理添加 其他滚动体与相应基准面之间的约束，如图23所示。
　　4)类似于步骤1，添加如图24所示四个点的“固定几何 体”约束。

图18 高级面板

图19 选择内圈圆柱面

图20 约束设置

图21 选择滚动体及基准面 图22 约束设置

　　5)类似于步骤2，添加如图25所示的六个面的“对称”约束，因为该装配体具有对称关系，所以我们可以只分析一半，因此这里添加一个对称的约束。
　　(6)单击“外部载荷”按钮 下方的小三角，并单击下 级菜单中的“轴承载荷”按钮 。在图形区域中单击如图26所示的内圈内圆柱面，“面<1>@内圈-1”出现在“轴承载荷的圆柱面” 框内，然后激活“选择坐标系 框， 在特征树中选择“坐标系2”，“坐标系2”出现在“选择坐 标系”框内，然后再按图27设置轴承载荷后单击“确定”按钮 (在这里我们在Y 方向上向下施加12,000N的力)。
　　(7)如图28所示，右击“连结”下的“全局接触：接合”→“编辑定义…”，在弹出的对话框中将接触面设置为“自由(无交互作用)”后单击“确定” 按钮，如图29 所示。

图23 添加其他约束

图24 选择滚动体及基准面

图25 添加对称约束

图26 选择圆柱面

图27 设置轴承载荷
　　(8)在命令管理器中单击“连接”按钮 下方的小三 角，并单击下级菜单中的“相触面组”按 钮。在出现的 对话框中激活 “组1的面、边线、顶点”，在图形区域 中单击如图30所示的内圈外圆柱面，然后激活 “组2的面”，在图形区域中单击如图30所示的滚动体半球面。设置完成后单击“确定” 按钮，如图31所示。同理设置外圈 内滚道与滚动体另半球的“相触面组”约束，局部的相触面组约束将替代全局接触。
　　(9)右击如图32所示的“网格”，在快捷菜单中单击“ 生成网格…”命令，在左侧特征树中按图33所示设置 完成后单击确定按钮，系统将模型网格化，结果如图34 所示。在图33网络参数设置中，参数一般可用系统自动计 算的结果，有特别要求的可自行修改上述参数。

图28 编辑定义

图29 设置接触面

图30 选择内圈滚道及滚动体半球面

图31 设置连接

图32 选择生成网格命令

图33 设置网格参数
　　(10)单击“运行”按钮，稍候即可完成分析过程，并 将分析结果显示在“Simulation”算例树中结果 文件夹。
　　5.查看分析结果
　　(1)von Mises应力图解，如图35所示，爆炸图解如图36所示。(爆炸状态需在分析前设置完成，在分析完成后显示爆炸视图即可。)

图34 网格化

图35 查看von Mises(对等)应力

图36 查看爆炸状态下von Mises(对等)应力
　　(2)合力位移图解，如图37所示，爆炸图解如图38所示。
　　(3)对等要素应变图解，图略。
　　(4)模型的安全系数分布。
　　1)在Simulation算例树中右键单击结果 文件夹，然后 选择“定义安全系数图解”，如图39所示。左侧特征树显示“安全系数”对话框，如图40所示。
　　2)将“准则 项设为“最大von Mises应力”，如图41所示。单击“下一步”按钮。
　　3)将“设定应力极限到”项设为“屈服力”，如图42所示。单击“下一步”按钮 。
　　4)选中“安全系数分布”项，如图43所示。单击“确定”按钮 。我们可以看到，在图43的最下方，安全结果 中列出基于所选准则的最小安全系数为0.0661923。
　　5)显示模型的安全系数分布图解，如图44所示。
　　(5)编辑安全系数图解。 在图45中显示出了安全系数在1以下的区域，即图中的红色区域，而蓝色区域则是安全系数在1以上的区域。

图37 查看合力位移图解

图38 查看爆炸状态下合力位移

图39 定义安全系数图解

图40 安全系数

图41 准则设置

图42 设置应力极限

图43 选中安全系数分布

图44 评估设计的安全性

图45 安全系数在1以下的区域
　　6.生成算例报告
　　至此，我们完成了轴承的线性静态分析。

SolidWorks Simulation图解应用教程（四）
2009-12-31 10:21:58 来源: 作者: 【大 中 小】 浏览:306次 评论:0条
　　一、横梁的力学分析
　　在实际工程设计中，各种机器设备和工程结构都是由若干个构件组成的。这些构件在工作中都要受到各种力的作用，应用静力学的知识，我们可以分析计算这些构件所受到的外力情况。为保证机器设备和工程结构在外力作用下能安 全可靠地工作，就必须要求组成它的每个构件均具有足够的 承受载荷的能力。
　　通过材料力学的知识，研究构件在外力作用下的变形、 受力和破坏的规律，保证构件能够在正常、安全的工作前提下 最经济地使用材料，为构件选用合理的材料，确定合理的截面形状和尺寸。为了保证工程结构在载荷作用下正常工作，要求每个构件均具有足够的承受载荷的能力。下面我们用横梁的力学研究来展示实际分析过程(这里仅介绍分析的方法，所有的数据均是假设)。
　　1.新建图1所示零件
　　1)在前视基准面上做高度为15mm、宽度为5mm的矩形，并 拉伸180mm，如图1a所示。
　　2)单击“镜向”按钮，按如图1b(注意去掉“合并 实体”选项)所示设置后单击“确定”按钮，完成实体镜像，结果如图1c所示。注意：此时为两个实体。

　　2.静态分析
　　1 ) 启动“SolidWorks Simulation ” 插件，单击“S i m u l a t i o n”标签，切换到该插件的命令管理器页，如图2所示。
　　2)如图3所示，单击“算例”按钮下方的小三角，在下级菜单中单击“新算例”按钮。在左侧特征管理树中出现如图4所示的对话框。

　　3)在“名称”栏中，可输入你所想设定的分析算例的名称。 在“类型”栏中，我们可以清楚 地看到SolidWorks Simulation所能 进行的分析种类，这里我们选择 的是“静态”按钮。在上述两项 设置完成后单击“确定”按钮(确定按钮在特征树的左上角及绘图区域的右上角各有一个)。 我们可以发现，插件的命令管理 器发生了变化，如图5所示。

　　4)在Simulatio n算例树中， 展开“零件2 ”，用右键单击“S o l i d B o d y 1”并选择“视 为横梁”;同理，用右键单击“SolidBody 2”并选择“视为横 梁”，如图6所示。注意：此时，左侧的特征树发生了变化，多出了一项，如图7所示。用右键单击“结点组”，然后选择“编辑”，出现如图8所示的属性 面板。单击“计算”按钮，在结果栏中将出现三个接点，单击“确定”按钮完成。 接点可在横梁的自由端以及两个或多个横梁相遇或相交之处的每个位置自动识别出，夹具只应用到接点。

　　5)右键单击“零件2”，选择“应用材料到所有实体”项，如图9所示。在SolidWorks库中选择“合金钢”材料。

　　6)在铰接处将夹具添加到横梁自由端。一端有个销钉，另一端有滚柱。
　　a)单击“夹具”按钮下方的小三角，并单击下级菜单中的“固定几何体”按钮，此时在左侧的特征树中出现对话框，选中“不可移动(无平移)”按钮，在图形区域单击图示接点(如图10所示)，所选的接点出现在“铰接”框内，并单击“确定”按钮。此时在Simulation算例树的夹具 文件夹中生成一个名为“夹具-1”的图标。

　　b)单击“夹具”按钮下方的小三角，并单击下级菜单中的“固定几何体”按钮，此时在左侧的特征树中出现对话 框，选中“使用参考几何体”按钮，在图形区域单击图示接点(如图11所示)，所选的接点出现在“铰接” 内，指定前视基准面为参考面，并设定其限制的方向，如图12所示，并单击“确定”按钮。此时，在Simulation算例树的夹 具文件夹中生成一个名为“夹具-2”的图标。

　　7)为了指定载荷，我们需在两个实体面的中点建立草图点，如图12所示。然后用参考几何体命令建立参考点，如图13 所设置。

　　8)单击“外部载荷”按钮下方的小三角，并单击下级 菜单中的“力”按钮，在图形区域选中靠近固定铰链一端 的“点1”，并设置参考几何体为“前视基准面”，再设置单 位为“S I”，并按图示设置力的大小为2500，方向向下，必要 时单击点选“反向”，设置后单击“确定”按钮，如图14 所示。

　　9)单击“外部载荷”按钮下方的小三角，并单击下级菜单中的“力”按钮，在图形区域选中靠近活动铰链一端 的“点2”，并设置参考几何体为“前视基准面”，再设置单 位为“S I”，并按图示设置力的大小为20，方向如图15所示， 必要时单击点选“反向”，设置后单击“确定”按钮。

　　10)单击“外部载荷”按钮下方的小三角，并单击下级菜单中的“力”按钮，在图形区域选中“拉伸2”实体，并 设置参考几何体为“前视基准面”，再设置单位为“S I”，并 勾选“按单位长度”，按图示设置力的大小为10000，方向如 图16所示，必要时单击点选“反向”，设置后单击“确定”按钮 。

　　11)单击“运行”按钮，稍候即可完成分析过程(分析可能得花费几分钟，请耐心等待)，并将分析结果显示在 Simulation算例树中结果文件夹。
　　3.查看分析结果
　　1)查看抗剪图解。在Simulation算例树中，右键单击结果文件夹，在快捷菜单中选择“定义横梁图表”，如图17所示。在弹出的属性栏中按默认项(如图18所示)，单击“确定”按钮完成，结果如图19所示。

　　有兴趣的朋友可以手工作图后与该结果进行比较，可发现结果吻合。

　　2)查看力矩图解。在Simulation算例树中，右键单击结果文件夹，在快捷菜单中选择“定义横梁图表”，结果如 图20所示。
　　有兴趣的朋友可以手工作图后与该结果进行比较，可发现结果吻合。
　　4.生成算例报告
　　至此，我们完成了横梁的力学分析模拟。
　　(未完待续)
基于Simulation的传动轴静态分析
2009-12-31 10:21:59 来源: 作者: 【大 中 小】 浏览:286次 评论:0条
    前言：轴是组成机器的主要零件之一，一切作回转动运的传动零件（例如齿轮，蜗轮等），都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递。因此轴的主要功能是支承回转零件及传递运动和动力，传动轴是三类轴零件中的一种，它只承受扭矩而不承受弯矩（或弯矩很小）。
    传动轴在初步设计后，必须要经过复杂的的数学验证，这样的计算在对于轴的材料选择有好几种时显得更是繁琐。如今利用Solidworks中的Simulation有限元分析软件对其首先进行静力学分析，在传动轴满足应力分析后再对其进行疲劳寿命分析。这里只对传动轴进行静应力分析。
分析前数据准备

    1.已知电动机功率P=10KW，转速，分析的传动轴为第减速器上的第三根轴。
    若取每级齿轮传动的效率，则

于是
安装在传动轴上齿轮受力计算

    当计算这些数据后，可根据这些数据初步设计出轴的基本尺寸，传动轴如下图1所示：

图1.传动轴
传动轴静力分析

    1．首先建立一个静态算例，对实体添加材料属性，添加材料为45号钢。其力学性能如下图所示：

     2．正确使用夹具约束传动轴，分析中给传动轴添加轴承支撑并添加高级夹具，使其轴向不平移。根据前面计算得出的力，结合实际情况给传动轴施加载荷。其结果如下图所示：

    划分好网格后，运行静态算例，得出如下图结果。如图所示，在加载应力后传动轴的最大应力为86MPa，应力值低于材料的屈服强度105MPa.其最大位移为0.09mm,满足实际要求。

    小结：经过分析，在实际应力加载下，传动轴完全满足应力强度，传动轴的静态分析为后续轴的疲劳分析提供必要的准备，下一篇将详细分析传动轴在满足静态分析的条件下的疲劳分析。