SolidWorks三維仿真分析（一）技術中心周歡輝2015年9月目錄一、SolidWorks三維分析簡介二、為什么要進行分析三、SolidWorksSimulation工程實例分析-------軸的受力分析四、練習一、SolidWorks三維分析簡介SolidWorks三維分析就是運用SolidWorksSimulation插件進行分析。SolidWorksSimulation是一個與SolidWorks完全集成的設計分析系統。SolidWorksSimulation提供了單一屏幕解決方案來進行應力分析、頻率分析、扭曲分析、熱分析和優化分析。SolidWorksSimulation憑借著快速解算器的強有力支持，使得我們能夠使用計算機快速解決大型問題。二、為什么要進行分析1、在我們完成了產品的建模工作之后，需要確保模型能夠在現場有效地發揮作用。如果缺乏分析工具，則只能通過昂貴且耗時的產品開發周期來完成這一任務。2、一般產品開發周期通常包括以下步驟：建造產品模型生成設計的原型評估現場測試的結果現場測試原型根據現場測試結果修改設計這一過程將一直繼續、反復，直到獲得滿意的解決方案為止。3、分析可以幫助我們完成以下任務：1)在計算機上模擬模型的測試過程來代替昂貴的現場測試，從而降低費用;2)通過減少產品開發周期次數來縮短產品上市時間；3)快速測試許多概念和情形，然后做出最終決定。

這樣，我們就有更多的時間考慮新的設計，從而快速改進產品，減少研發費用，降低產品成本。4)根據得出的安全系數與實際情況，可調整材料牌號或減少零件材料，以達到降低成本。三、SolidWorksSimulation工程實例分析-------軸的受力分析1、手工計算2、Simulation軟件分析計算軸的受力分析

有一根軸，直徑D=50mm,支撐跨距L=1500mm,受力3000N如下圖，材料為45鋼，彈性模量E=206GPa，屈服點σs=355MPa，泊松比0.27，密度7890Kg/m3。求最大撓度、危險截面應力并計算安全系數？手工計算支反力：FN1=1000N，FN2=2000N最大彎矩：Mmax=a×FN1=1000×1000=1000000N·mm最大撓度位置：慣性矩:擾度：抗彎截面系數：最大應力（A點處）為：

σ=Mmax/W=1000000/12271.8=81.49MPa。A點處為單向應力狀態：

σ1=81.49MPa，σ2=0，σ3=0等效應力：安全系數：

S=σs/σ=355/81.49=4.36手工計算所需時間：約15分鐘Simulation軟件分析計算方法一：按實體單元計算

1、建立模型2、創建算例算例類型為【靜態】3、應用材料定義為45鋼注意：必須的材料屬性包括(彈性模量，泊松比，密度，屈服強度)。4、添加約束軸的左端用一個剛性軸承支撐，限制徑向和軸向自由度。右擊【夾具】選擇【軸承夾具】，指定軸左端的圓柱面，在剛度選項下選擇【剛性】，并選擇【穩定軸旋轉】右端用一個柔性軸承支撐，只限制徑向自由度，而不限制軸向自由度。右擊【夾具】并選擇【軸承夾具】，選擇軸的右端圓柱面，在剛度選項下選擇【柔性】，徑向剛度輸入109N/m,軸向剛度輸入0N/m，選中【穩定軸旋轉】5、施加載荷右擊【外部載荷】并選擇【力】，選擇軸上分割的半圓柱面為受力面，點擊【選定的方向】，然后展開FeatureManager設計樹選擇【上視基準面】，在力選項下單擊【垂直于基準面】然后輸入3000N，選中【反向】使力指向實體。6、劃分網格一般情況下默認網格參數即可，網格尺寸越小結果越精確，但計算時間更長。右擊【網格】圖標并選擇【生成網格】，單擊確定。7、運行算例自動運行。8、分析結果（1）從VonMises應力圖解中可看出，最大應力在力的作用截面上，大小82.84MPa，計算值為81.49MPa，相對誤差1.66%。（2）從位移圖中可看出，最大撓度為2.878mm，計算值為2.871mm，相對誤差為0.24%。VonMises應力圖解位移圖解（撓度）最大撓度位置計算：位移圖解右鍵選擇【圖表選項】，選擇【選擇最大注解】，確定，即在軸上顯示出最大撓度值。在位移圖解繼續右鍵，選擇【探測】，并在軸上選取最大值點。即在左邊設計樹【探測結果】中顯示有該點坐標，對應的沿軸向的坐標值即為該點與軸遠端的距離，為834.5mm，相對誤差為2.2%（結果中所顯示坐標值的含義與所建模型的初始基準面有關）（3）右擊【結果】文件夾選擇【定義安全系數圖解】，單擊確定得到安全系數分布圖，如圖

所示。最小安全系數為4.27，計算值為4.36，相對2.06%。Simulation方法一計算所需時間：約4分鐘方法二：按橫梁單元計算Simulation中橫梁的要求：長細比（橫梁長/截面特征尺寸）大于10，單段橫梁的各截面應相等，對于不等截面橫梁可分段視為橫梁，建模時各段成為單獨實體。1、建立模型2、創建算例算例設置類型為【靜態】，右擊零件圖標并選擇【視為橫梁】，出現【結點組】，右擊【結點組】，選擇【編輯】，選中【所有】，單擊【計算】，在下面的結果框中出現兩個接點，并同時顯示在模型上，單擊確定。3、應用材料定義材料為45鋼4、添加約束A、右擊【夾具】選擇【固定幾何體】，在軸上選擇左邊【接榫】,選擇【不可移動(無平移）】夾具，限制左端點三個平移自由度。B、右擊【夾具】選擇【固定幾何體】，在軸上選擇右邊【接榫】,選擇【使用參考幾何體】，選擇軸的端面為參考面，選中沿基準面方向1和2，確保其值0，即限制沿基準面方向1和2的自由度，保留軸向自由度。5、施加載荷右擊【外部載荷】并選擇【力】，選擇軸上的【點1】，選擇上視面作為參考方向，在力選項下激活【垂直于基準面】，并輸入3000N，選中【反向】使力指向實體。6、劃分網格橫梁類單元網格與一般的網格劃分不同，無須設置網格參數，直接生成橫梁單元網格。右擊【網格】圖標并選擇【生成網格】，單擊【確定】。7、運行算例8、分析結果（1）最高軸向和折彎應力：即最頂部/底部纖維處軸應力與折彎應力的和所形成的最糟情形應力。從應力圖中可看出，最大應力出現在集中力作用的截面，大小為81.487Mpa，計算值為81.49Mpa，相對誤差為0.004%。（2）從位移圖中可看出，最大撓度為2.876mm，計算值為2.871mm，相對誤差為0.17%。且其在軸上所處位置為距遠端829mm。（計算方法與方法一相同。）相對誤差為1.53%。（3）右擊結果圖標并選擇【定義安全系數圖解】，可得到安全系數分布圖，該圖顯示最小安全系數為4.36。應力分布圖位移圖解（撓度）安全系數分布圖（4）右擊【結果】文件夾并選擇【定義橫梁圖表】可以得到剪力圖和彎矩圖。Simulation方法二計算所需時間：約3分鐘剪力圖彎矩圖

注意：定義<橫梁圖表>時要選擇正確的方向，需將實際模型的受力方向與系統所定義的橫梁坐標系中的方向相對應。橫梁受力的坐標系：（1）使用橫梁網格運行算例；（2）右擊任一圖解，然后選擇【設定】；（3）在PropertyManager