SW-仿真分析課件

第13章仿真分析學習目標SolidWorksSimulation還提供以頻率（模態(tài)）分析、扭曲分析、熱分析、掉落測試分析和疲勞分析等分析平臺。通過本章學習有限元分析和流體分析以及安裝架受力分析實例，基本掌握SolidWorks常用分析方法和操作步驟。2最新編輯ppt知識要點有限元分析流體分析劃分網(wǎng)格設(shè)定邊界條件3最新編輯ppt13.1有限元分析(Simulation)Simulation根據(jù)有限元法，使用線性靜態(tài)分析從而計算應(yīng)力?！癝imulation”屬性管理器向?qū)Э啥x材質(zhì)、約束、載荷、分析模型以及查看結(jié)果。每完成一個步驟，Simulation自動實時保存。如果關(guān)閉并重新啟動Simulation，但不關(guān)閉該模型文件，仍可以獲取該信息，必須保持模型文件才能保持分析數(shù)據(jù)。SolidWorksSimulation節(jié)省了搜索最佳設(shè)計所需的時間和精力，可縮短產(chǎn)品上市時間。依次選擇“工具”|“Simulation”命令，在彈出的“插件”對話框，勾選“SolidWorksSimulation”復選框，如圖13-1所示。4最新編輯ppt13.1有限元分析(Simulation)勾選“SolidWorksSimulation”復選框后，彈出“Simulation”面板，如圖13-2所示。“Simulation”面板參數(shù)詳解： “夾具”選項卡：應(yīng)用約束到模型的面。 “載荷”選項卡：應(yīng)用力和壓力到模型的面。 “材料”選項卡：指定材質(zhì)到模型。 “運行”選項卡;可以選擇使用默認設(shè)置經(jīng)行分析或者更改設(shè)置。 “結(jié)果”選項卡：查看分析結(jié)果。 “優(yōu)化”選項卡：根據(jù)特定準則優(yōu)化模型尺寸。使用Simulation進行靜力學分析的步驟如下：（1）應(yīng)用約束（2）應(yīng)用載荷（3）定義材質(zhì)（4）分析模型（5）查看結(jié)果5最新編輯ppt13.1有限元分析(Simulation)13.1.1應(yīng)用材料Simulation通過材質(zhì)庫給模型指定材質(zhì)。如果指定給模型的材質(zhì)不在材質(zhì)庫中，可退出Simulation，將所需材質(zhì)添加到庫，然后重新打開Simulation。材質(zhì)可以是各向同性、正交各項異性或者各向異性，Simulation只支持各向同性材質(zhì)，設(shè)定材質(zhì)的屬性管理器如圖13-3所示。6最新編輯ppt13.1有限元分析(Simulation)13.1.2添加夾具在“夾具”選項卡中定義約束。每個約束可以包含多個面，受約束的面在所有方向上都受到約束，必須至少約束模型的1個面，以防止由于剛性實體運動而導致分析失敗。在“Simulation”屬性管理器中，單機“添加夾具”按鈕，在圖形區(qū)域中單擊希望約束的面，如圖13-4所示。7最新編輯ppt13.1有限元分析(Simulation)13.1.3施加載荷在“載荷”選項卡中，可以應(yīng)用力和壓力載荷到模型的面。1．施加力施加力的方法如下：01在“Simulation”屬性管理器中，單擊“添加力”按鈕。02在圖形區(qū)域中單擊需要應(yīng)用載荷的面，選擇力的單位，輸入力的數(shù)值，如果需要，單擊“反向”復選框，即反轉(zhuǎn)力的方向，如圖13-6所示。8最新編輯ppt13.1有限元分析(Simulation)2．施加壓力對實體施加壓力可以應(yīng)用多個壓力到單個或者多個面，Simulation所應(yīng)用的壓力載荷垂直于每個面。具體操作方法如下。01在“Simulation”屬性管理器中，單擊“添加壓力”按鈕。02在圖形區(qū)域中單擊需要應(yīng)用載荷的面，選擇壓力的單位，輸入壓力的數(shù)值，如果需要，選擇“反向”選項以反轉(zhuǎn)力的方向，如圖13-7所示。9最新編輯ppt13.1有限元分析(Simulation)03在屏幕左側(cè)的標簽欄中出現(xiàn)外部載荷的列表，如圖13-8所示。04導軌實際工作中在豎直方向上僅承受豎直向下的力的作用，因此運行分析前需將壓力（50/m^2）進行刪除。選中列表中的壓力-1，右擊，在彈出的下拉菜單中選擇“刪除”命令，即可將添加的載荷進行刪除，如圖13-8所示。10最新編輯ppt13.1有限元分析(Simulation)13.1.4運行分析在“Simulation”屬性管理器中，選擇“Run”(分析)選項卡，在選擇“更改網(wǎng)格密度”。如果希望獲取更精確的結(jié)果，可以向右（良好）拖動滑桿；如果希望進行快速估測，可以向左（粗糙）拖動滑桿，如圖13-9所示。單擊“運行”按鈕，進行分析運算，分析進行時，將動態(tài)顯示分析進度，如圖13-10所示。11最新編輯ppt13.1有限元分析(Simulation)13.1.5查看結(jié)果運行結(jié)束后，在“結(jié)果”屬性管理器上顯示出計算的結(jié)果，并且可以查看當前的材質(zhì)、約束和荷載等內(nèi)容，“結(jié)果”屬性管理器如圖13-11所示。12最新編輯ppt13.1有限元分析(Simulation)“結(jié)果”屬性管理器可以顯示模型所有位置的應(yīng)力、位移、變形和并用紅色高亮顯示出危險區(qū)域，用戶可通過選擇相應(yīng)的結(jié)果參數(shù)對顯示圖形進行切換。若要在圖形區(qū)域中對比顯示多個參數(shù)圖形，單擊“比較結(jié)果”命令按鈕，在彈出的“比較結(jié)果”對話框中勾選需對比分析的參數(shù)所對應(yīng)的復選框，然后確定即可完成圖形區(qū)域顯示對比分析結(jié)果，如圖13-12所示。13最新編輯ppt13.1有限元分析(Simulation)若要報表形式，單擊“報表”命令按鈕，在彈出的“報告選項”對話框中勾選相應(yīng)報表的參數(shù)復選框，單擊“出版”命令按鈕，彈出“生成報表”窗口，并顯示出當前生成報表的進度，如圖13-13所示。14最新編輯ppt13.1有限元分析(Simulation)為當前的算例生成word報表后，可以對齊進行保存打印操作，打開報表頁面，如圖13-14所示。15最新編輯ppt13.2流體分析(FloXpress)

SolidWorksFloXpress是一個流體力學應(yīng)用程序，可計算流體是如何穿過零件或裝配體模型。根據(jù)算出的速度場，可以找到計算中存在問題的區(qū)域，以及在制造任何零件之前對零件進行改進，從而優(yōu)化設(shè)計。1．開啟SolidWorksFloXpress要開啟SolidWorksFloXpress方法為：依次單擊“工具”|“FloXpress”，閱讀歡迎文本，然后單擊“下一步”按鈕，進入“歡迎”界面，如圖13-15所示。16最新編輯ppt13.2流體分析(FloXpress)2．FloXpress分析步驟使用FloXpress進行幾何體分析步驟如下：（1）封閉開口SolidWorksFloXpress只能在包括有至少一個入口和一個出口的完全封閉體積中分析液流。在對流體進行分析之前，需要通過添加蓋板、堵頭等零件或特征封堵所有模型的開口。（2）檢查幾何體系統(tǒng)在面板中提示信息核實是否已妥當創(chuàng)建了蓋板。如果幾何體存在問題，必須重新制作蓋板，否則無法進入下一步的分析。（3）選擇流體此步需選定穿過模型的流體，軟件中可供選擇的有水和空氣。（4）設(shè)定邊界條件只可為允許流體進入模型（入口）的面及允許流體退出模型（出口）的另一個面指定邊界條件，不可將每個邊界條件（入口和出口）應(yīng)用到多個面。（5）求解模型求解模型實際上就是軟件對模型在設(shè)定參數(shù)條件下進行分析計算，計算計算所需時間和分辨率質(zhì)量取決于整個分辨率設(shè)定及整體和當?shù)鼐W(wǎng)格的設(shè)定。17最新編輯ppt13.2流體分析(FloXpress)（6）查看結(jié)果SolidWorksFloXpress使用軌跡顯示結(jié)果為流動線。顏色代表軌跡上速度的變更。根據(jù)輸入內(nèi)容，軌跡的顏色顯示軌跡上的參數(shù)更改方式。下邊將以對管道實例進行分析，其管道、進水口、出水口、開關(guān)、堵頭如圖13-16所示。本例中進水管堵頭是本身的，其它幾處開口均要與管接頭連接，為了簡化分析，在后續(xù)分析步驟中也用裝配體中添加堵頭并添加合適的配合關(guān)系，從而對整個分析實體進行封堵。18最新編輯ppt13.2流體分析(FloXpress)13.2.1封閉開口打開圖13-5的水管模型裝配體，插入堵頭零件，對其它進水口、出水口等開口部位用堵頭“封死”，完成后如圖13-17所示。19最新編輯ppt13.2流體分析(FloXpress)通常，為了便于觀察管道內(nèi)部流體情況，需要將實體模型設(shè)置為透明顯示。按住Ctrl鍵不放，單擊選擇3根管道，右擊，在彈出的下來菜單中選擇“透明”，完成后如圖13-18所示。20最新編輯ppt13.2流體分析(FloXpress)13.2.2檢查幾何體封閉開口后，開啟SolidWorksFloXpress。依次單擊“工具”|“FloXpress”，閱讀歡迎文本，然后單擊“下一步”按鈕，進入“檢查幾何體”屬性管理器，如圖13-19所示。21最新編輯ppt13.2流體分析(FloXpress)“查看流體體積”：將模型轉(zhuǎn)為線架圖視圖，然后放大以深藍色顯示流體體積部分。如果模型中存在一些內(nèi)部小空間，SolidWorksFloXpress將仍然核準幾何體。然而，如果存在內(nèi)部空間，只可分析該內(nèi)部小體積中的流體?！白钚〉牧鞯馈保憾x用于最小的流道的幾何體。如果液體穿過小于默認最小的流道的縫隙，則將最小的流道設(shè)定到與縫隙寬度相等。最小的流道使用在SolidWorks中設(shè)定為默認值的單位。檢查幾何體可以計算出模型單一內(nèi)部型腔中的流體流量。進行SolidWorksFloXpress分析前，軟件會自動檢查幾何體，幾何體模型必須在內(nèi)部有完全封閉的單型腔。若型腔內(nèi)的流體流量為零，則該型腔沒有完全封閉，而且會出現(xiàn)警告信息。因此，分析的注意事項如下： 必須使用蓋子、堵頭等特征或模型閉合所有型腔開口，可以在裝配體中生成蓋子，應(yīng)生成新零件以完全蓋住入口和出口。 要在裝零件中生成蓋子，應(yīng)生成實體特征以完全蓋住開口。 蓋子必須由實體特征(如拉伸、旋轉(zhuǎn))組成，曲面作為蓋子無效。22最新編輯ppt13.2流體分析(FloXpress)13.2.3選擇流體此步需選定穿過模型的流體，軟件中可供選擇的有水和空氣，可以選擇二者之一作為計算的流體，但不可以同時使用不同的流體的混合液，“流體”屬性管理器如圖13-20所示。

23最新編輯ppt13.2流體分析(FloXpress)13.2.4設(shè)定邊界條件設(shè)定邊界條件包括設(shè)定入口條件和設(shè)定出口條件。1．設(shè)定入口條件用戶須指定應(yīng)用入口邊界條件和參數(shù)的面。設(shè)定入口條件的屬性管理器如圖13-51所示。對入口條件進行設(shè)置，操作步驟如下：01。單擊“流量入口”面板中的按鈕，如圖13-21所示。02右鍵單擊入口處的堵頭，然后選取“選擇其它”，如圖13-22所示。03在“選擇其它”對話框中為要“應(yīng)用入口的面”選擇面@旋轉(zhuǎn)<1>@[堵頭<9>]。04設(shè)定“慣性流動比”為0.5kg/s,“溫度”保持默認的，單擊“下一步”按鈕進入“流量出口”對話框。24最新編輯ppt13.2流體分析(FloXpress)參數(shù)詳解： “壓力”：使用壓力作為流量公制單位。SolidWorksFloXpress將此值假設(shè)為入口流量的總壓力和出口流量的靜態(tài)壓力。 “容積流量比”：將流量容積作為流量公制單位。 “質(zhì)量流量比”：將質(zhì)量流量作為流量公制單位。 “要應(yīng)用入口邊界條件的面”：設(shè)定用于入口邊界的面。 “溫度”：設(shè)定流進流體的溫度。25最新編輯ppt13.2流體分析(FloXpress)2．設(shè)定出口條件必須選擇應(yīng)用出口邊界條件和參數(shù)的面。設(shè)定出口條件的屬性管理器，如圖13-23所示。同理，選擇出口。保持環(huán)境壓力為默認值?！俺隹凇边x項組中的屬性與“入口”選項組的設(shè)置基本相同，在此不再贅述。單擊“下一步”按鈕進入“解出”對話框26最新編輯ppt13.2流體分析(FloXpress)13.2.5求解模型運行分析以計算流體參數(shù)，單擊“”，其屬性管理器如圖13-24所示。27最新編輯ppt13.2流體分析(FloXpress)13.2.6查看結(jié)果查看結(jié)果包括動畫軌跡、1．動畫軌跡SolidWorksFloXpress完成分析后，可以查看分析結(jié)果，在“觀閱結(jié)果”屬性管理器中單擊“軌跡”命令按鈕，即可運行軌跡速度的動畫圖解，如圖13-25所示?！皥D解設(shè)定”參數(shù)詳解： “入口”和“出口”：以入口或出口透視圖視角展示流體在零件內(nèi)的移動情況。 “軌跡數(shù)”：軌跡的個數(shù)。 “管道”：以管道代表軌跡 “滾珠”：以滾珠代表軌跡。28最新編輯ppt13.2流體分析(FloXpress)SolidWorksFloXpress使用軌跡顯示結(jié)果為流動線。顏色代表軌跡上速度的變更。根據(jù)輸入內(nèi)容，軌跡的顏色顯示軌跡上的參數(shù)更改方式。入口的“管道”和“滾珠”顯示如圖13-26所示。出口的“管道”和“滾珠”顯示如圖13-27所示。29最新編輯ppt13.2流體分析(FloXpress)3．圖像捕捉“捕捉圖像”：將流動軌跡快照保存為JPEG圖像會自動保存名為fxpl的文件夾中，該文件夾與模型位于同一文件夾內(nèi)。勾選復選框即可顯示注釋參數(shù)，如圖13-28所示。30最新編輯ppt13.2流體分析(FloXpress)4．生成報表“生產(chǎn)報表”：生產(chǎn)MicrosoftWord報告，其中包含所有項目信息、最高流速和任何快照圖像，打開如圖13-29所示。31最新編輯ppt3.3上機實訓安裝架使用情況，如圖13-30所示。其受力面上受到支撐物對其豎直向下的壓力150N，左側(cè)面為固定面，通過螺釘穿過安裝孔與機架固定連接。實際中用到2個相同的安裝架，支撐物重力為300N，在此簡化，只分析一個安裝架，其受力減半。本例將要用SolidWorks中用于分析的Simulation插件完成安裝架的靜力分析，完成后如圖13-31所示。32最新編輯ppt3.3上機實訓本例主要建模步驟提醒及練習目標：（1）新建算例（2）定義材料（3）添加夾具（4）添加載荷（5）網(wǎng)格劃分（6）分析運行結(jié)果01打開光盤中“安裝架-靜力分析.SLDPRT”零件。02在“Simulation”選項卡菜單中“算例顧問”按鈕的下三角，在彈出的下拉菜單中選擇“新算例”選項，彈出“算例”面板，如圖13-32所示。03在“算例”面板中“名稱”文本框中輸出“靜力分析”，在“類型”中選擇“靜應(yīng)力分析”按鈕，單擊“確定”按鈕，完成算例類型設(shè)置，如圖13-33所示。33最新編輯ppt3.3上機實訓04定義材料。在“Simulation”選項卡菜單中單擊“單擊材料”按鈕，在彈出的“材料”對話框中單擊選擇“鋼”|“”，單擊，再單擊，完成材料定義，如圖13-34所示。34最新編輯ppt3.3上機實訓05添加夾具。左側(cè)面為固定面，通過螺釘穿過安裝孔與機架固定連接。在“Simulation”選項卡菜單中單擊“夾具顧問”按鈕的下三角，在彈出的下拉菜單中選擇選項，彈出“固定幾何體”面板，在“夾具的面、邊線、頂點”區(qū)域中單擊，然后選擇4個圓孔面與左側(cè)面，如圖13-35所示。35最新編輯ppt3.3上機實訓06在設(shè)計樹中選擇“外部載荷”，右擊，在彈出的下拉菜單中選擇選項，單擊“更改算例”設(shè)定網(wǎng)格劃分單元，彈出的“力/力矩”面板，單擊選擇安裝架的受力面，然后