第13章仿真分析,學習目標,SolidWorksSimulation還提供以頻率（模態）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,知識要點,3,13.1有限元分析(Simulation),Simulation根據有限元法，使用線性靜態分析從而計算應力。“Simulation”屬性管理器向導可定義材質、約束、載荷、分析模型以及查看結果。每完成一個步驟，Simulation自動實時保存。如果關閉并重新啟動Simulation，但不關閉該模型文件，仍可以獲取該信息，必須保持模型文件才能保持分析數據。SolidWorksSimulation節省了搜索最佳設計所需的時間和精力，可縮短產品上市時間。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。,4,13.1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”面板參數詳解：“夾具”選項卡：應用約束到模型的面。“載荷”選項卡：應用力和壓力到模型的面。“材料”選項卡：指定材質到模型。“運行”選項卡;可以選擇使用默認設置經行分析或者更改設置。“結果”選項卡：查看分析結果。“優化”選項卡：根據特定準則優化模型尺寸。使用Simulation進行靜力學分析的步驟如下：（1）應用約束（2）應用載荷（3）定義材質（4）分析模型（5）查看結果,5,13.1有限元分析(Simulation),13.1.1應用材料Simulation通過材質庫給模型指定材質。如果指定給模型的材質不在材質庫中，可退出Simulation，將所需材質添加到庫，然后重新打開Simulation。材質可以是各向同性、正交各項異性或者各向異性，Simulation只支持各向同性材質，設定材質的屬性管理器如圖13-3所示。,6,13.1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，在圖形區域中單擊希望約束的面，如圖13-4所示。,7,13.1有限元分析(Simulation),13.1.3施加載荷在“載荷”選項卡中，可以應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在圖形區域中單擊需要應用載荷的面，選擇力的單位，輸入力的數值，如果需要，單擊“反向”復選框，即反轉力的方向，如圖13-6所示。,8,13.1有限元分析(Simulation),2施加壓力對實體施加壓力可以應用多個壓力到單個或者多個面，Simulation所應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在圖形區域中單擊需要應用載荷的面，選擇壓力的單位，輸入壓力的數值，如果需要，選擇“反向”選項以反轉力的方向，如圖13-7所示。,9,13.1有限元分析(Simulation),03在屏幕左側的標簽欄中出現外部載荷的列表，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/m2）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。,10,13.1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“更改網格密度”。如果希望獲取更精確的結果，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，將動態顯示分析進度，如圖13-10所示。,11,13.1有限元分析(Simulation),13.1.5查看結果運行結束后，在“結果”屬性管理器上顯示出計算的結果，并且可以查看當前的材質、約束和荷載等內容，“結果”屬性管理器如圖13-11所示。,12,13.1有限元分析(Simulation),“結果”屬性管理器可以顯示模型所有位置的應力、位移、變形和并用紅色高亮顯示出危險區域，用戶可通過選擇相應的結果參數對顯示圖形進行切換。若要在圖形區域中對比顯示多個參數圖形，單擊“比較結果”命令按鈕，在彈出的“比較結果”對話框中勾選需對比分析的參數所對應的復選框，然后確定即可完成圖形區域顯示對比分析結果，如圖13-12所示。,13,13.1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”對話框中勾選相應報表的參數復選框，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。,14,13.1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。,15,13.2流體分析(FloXpress),SolidWorksFloXpress是一個流體力學應用程序，可計算流體是如何穿過零件或裝配體模型。根據算出的速度場，可以找到計算中存在問題的區域，以及在制造任何零件之前對零件進行改進，從而優化設計。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。,16,13.2流體分析(FloXpress),2FloXpress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）檢查幾何體系統在面板中提示信息核實是否已妥當創建了蓋板。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定參數條件下進行分析計算，計算計算所需時間和分辨率質量取決于整個分辨率設定及整體和當地網格的設定。,17,13.2流體分析(FloXpress),（6）查看結果SolidWorksFloXpress使用軌跡顯示結果為流動線。顏色代表軌跡上速度的變更。根據輸入內容，軌跡的顏色顯示軌跡上的參數更改方式。下邊將以對管道實例進行分析，其管道、進水口、出水口、開關、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，在后續分析步驟中也用裝配體中添加堵頭并添加合適的配合關系，從而對整個分析實體進行封堵。,18,13.2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。,19,13.2流體分析(FloXpress),通常，為了便于觀察管道內部流體情況，需要將實體模型設置為透明顯示。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。,20,13.2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。,21,13.2流體分析(FloXpress),“查看流體體積”：將模型轉為線架圖視圖，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部小空間，SolidWorksFloXpress將仍然核準幾何體。然而，如果存在內部空間，只可分析該內部小體積中的流體。“最小的流道”：定義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，則將最小的流道設定到與縫隙寬度相等。最小的流道使用在SolidWorks中設定為默認值的單位。檢查幾何體可以計算出模型單一內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部有完全封閉的單型腔。若型腔內的流體流量為零，則該型腔沒有完全封閉，而且會出現警告信息。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)組成，曲面作為蓋子無效。,22,13.2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。,23,13.2流體分析(FloXpress),13.2.4設定邊界條件設定邊界條件包括設定入口條件和設定出口條件。1設定入口條件用戶須指定應用入口邊界條件和參數的面。設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“應用入口的面”選擇面旋轉堵頭。04設定“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。,24,13.2流體分析(FloXpress),參數詳解：“壓力”：使用壓力作為流量公制單位。SolidWorksFloXpress將此值假設為入口流量的總壓力和出口流量的靜態壓力。“容積流量比”：將流量容積作為流量公制單位。“質量流量比”：將質量流量作為流量公制單位。“要應用入口邊界條件的面”：設定用于入口邊界的面。“溫度”：設定流進流體的溫度。,25,13.2流體分析(FloXpress),2設定出口條件必須選擇應用出口邊界條件和參數的面。設定出口條件的屬性管理器，如圖13-23所示。同理，選擇出口。保持環境壓力為默認值。“出口”選項組中的屬性與“入口”選項組的設置基本相同，在此不再贅述。單擊“下一步”按鈕進入“解出”對話框,26,13.2流體分析(FloXpress),13.2.5求解模型運行分析以計算流體參數，單擊“”，其屬性管理器如圖13-24所示。,27,13.2流體分析(FloXpress),13.2.6查看結果查看結果包括動畫軌跡、1動畫軌跡SolidWorksFloXpress完成分析后，可以查看分析結果，在“觀閱結果”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。“圖解設定”參數詳解：“入口”和“出口”：以入口或出口透視圖視角展示流體在零件內的移動情況。“軌跡數”：軌跡的個數。“管道”：以管道代表軌跡“滾珠”：以滾珠代表軌跡。,28,13.2流體分析(FloXpress),SolidWorksFloXpress使用軌跡顯示結果為流動線。顏色代表軌跡上速度的變更。根據輸入內容，軌跡的顏色顯示軌跡上的參數更改方式。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。,29,13.2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。勾選復選框即可顯示注釋參數，如圖13-28所示。,30,13.2流體分析(FloXpress),4生成報表“生產報表”：生產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。,31,3.3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。,32,3.3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）網格劃分（6）分析運行結果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“靜應力分析”按鈕，單擊“確定”按鈕，完成算例類型設置，如圖13-33所示。,33,3.3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。,34,3.3上機實訓,05添加夾具。左側面為固定面，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”區域中單擊，然后選擇4個圓孔面與左側面，如圖13-35所示。,35,3.3上機實訓,06在設計樹中選擇“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”