SolidWorks® Simulation基础教程:2012版

《solidworks simulation基础教程(2012版)》

序

前言

本书使用说明

绪论有限元简介1

0.1solidworks simulation概述1

0.2有限元分析概述1

0.3建立数学模型2

0.4建立有限元模型3

0.5求解有限元模型3

0.6结果分析3

0.7fea中的误差4

0.8有限单元4

0.8.1solidworks simulation中的单元类型4

0.8.2在实体和壳单元中选择6

0.8.3实体及壳单元中的草稿品质与高品质7

0.9自由度7

0.10fea计算7

0.11fea结果解释 7

0.12测量单位8

.0.13solidworks simulation的使用限制9

0.14总结10

第1章分析流程11

1.1模型分析的关键步骤11

1.2实例分析：平板11

1.3solidworks simulation的界面12

1.4solidworks simulation选项14

1.5预处理16

1.5.1新建算例16

1.5.2夹具18

1.5.3外部载荷20

1.5.4符号的大小及颜色21

1.5.5预处理总结21

1.6划分网格23

1.6.1基于曲率的网格23

1.6.2网格密度23

1.6.3网格大小23

1.6.4圆中最小单元数23

1.6.5比率23

1.6.6网格质量25

1.7后处理26

1.7.1结果图解26

1.7.2编辑图解26

1.7.3节点应力与单元应力27

1.7.4显示向量图解选项27

1.7.5修改结果图解27

1.7.6其他图解29

1.8多个算例34

1.8.1创建新的算例34

1.8.2复制参数34

1.8.3检查收敛与精度36

1.8.4结果总结37

1.8.5与解析解比较37

1.9报告38

1.10总结39

1.11提问39

练习1-1支架40

练习1-2压缩弹簧刚度46

练习1-3容器把手48

第2章网格控制、应力集中、边界条件50

2.1网格控制50

2.2实例分析：l形支架50

2.3不带圆角的支架分析51

2.3.1运行所有算例52

2.3.2局部网格精细化分析53

2.3.3网格控制53

2.3.4结果比较56

2.3.5应力奇异性56

2.4带圆角的支架分析57

2.4.1压缩配置57

2.4.2自动过渡58

2.5实例分析：焊接支架60

2.6理解边界条件的影响61

2.7总结62

2.8提问62

练习2-1c形支架62

练习2-2骨形扳手68

练习2-3基座支架72

第3章带接触的装配体分析79

3.1接触缝隙分析79

3.2实例分析：虎钳79

3.3使用全局接触的虎钳分析80

3.3.1为装配体指定材料80

3.3.2零部件接触81

3.3.3观察装配体结果84

3.3.4手柄接触84

3.3.5所需的力85

3.4使用局部接触的虎钳分析85

3.4.1局部接触85

3.4.2局部接触类型86

3.4.3无穿透局部接触条件87

3.4.4接触应力89

3.5总结89

3.6提问89

练习双环装配体89

第4章对称和自平衡装配体93

4.1冷缩配合零件93

4.2实例分析：冷缩配合93

4.2.1项目描述93

4.2.2对称93

4.2.3关键步骤94

4.2.4特征消隐94

4.2.5刚体模式95

4.2.6冷缩配合接触条件96

4.2.7在局部坐标系中图解显示结果97

4.2.8定义圆柱坐标系97

4.2.9保存所有图解99

4.2.10“什么错”特征99

4.3带软弹簧的分析100

4.3.1软弹簧100

4.3.2惯性卸除100

4.4总结101

练习4-1链扣（第一部分）101

练习4-2链扣（第二部分）112

第5章带接头的装配体分析115

5.1连接零部件115

5.2接头115

5.3实例分析：手钳116

5.3.1项目描述116

5.3.2关键步骤117

5.3.3销钉接头118

5.3.4弹簧接头120

5.3.5销钉/螺栓力123

5.4总结124

练习5-1升降架装配体125

练习5-2带有基座的分析（选做）130

练习5-3吸振器130

练习5-4点焊——实体网格133

第6章兼容/不兼容网格139

6.1兼容/不兼容网格划分：接合接触139

6.2实例分析：转子139

6.2.1项目描述139

6.2.2兼容网格140

6.2.3不兼容网格141

6.2.4不兼容接合选项143

6.3总结145

第7章网格细化后的装配体分析146

7.1装配体中的网格控制146

7.2实例分析：万向节146

7.3项目描述146

7.4第一部分：使用草稿品质的粗糙网格进行分析147

7.4.1远程载荷148

7.4.2螺栓的紧密配合150

7.4.3螺栓预载150

7.4.4局部相触面组153

7.4.5旋转和轴向刚度156

7.4.6知识库157

7.5第二部分：使用高品质网格进行分析160

7.5.1在薄壁特征上需要的实体单元数量161

7.5.2高宽比例图解161

7.5.3雅可比162

7.6总结167

7.7提问167

练习7-1螺栓接头167

练习7-2遮阳篷170

第8章薄件分析172

8.1薄件172

8.2实例分析:带轮172

8.3第一部分：采用实体单元划分网格173

8.4第二部分：细化实体网格176

8.5实体与壳单元的比较176

8.6第三部分：壳单元——中面曲面177

8.6.1细壳与粗壳的比较178

8.6.2壳网格颜色179

8.6.3更改网格方向180

8.6.4壳单元对齐180

8.6.5自动重新对齐壳曲面181

8.6.6应用对称约束183

8.6.7变形结果185

8.7结果比较185

8.8实例分析：搁栅吊件186

8.9总结190

8.10提问190

练习8-1支架191

练习8-2使用外侧/内侧表面的壳网格194

练习8-3点焊——壳网格197

练习8-4边焊缝接头197

练习8-5容器把手焊缝202

第9章混合网格——壳体和实体204

9.1混合网格204

9.1.1接合壳体和实体网格205

9.1.2混合网格支持的分析类型205

9.2实例分析：压力容器205

9.2.1项目描述205

9.2.2分析装配体205

9.2.3模型准备206

9.2.4材料207

9.2.5体积模量和切变模量208

9.2.6连接有间隙实体209

9.2.7失败诊断212

9.2.8小特征网格划分212

9.3总结216

9.4提问216

练习混合网格分析216

第10章混合网格——实体、梁和壳单元223

10.1混合划分网格223

10.2实例讨论：颗粒分离器223

10.2.1项目描述223

10.2.2单元选择223

10.2.3梁单元223

10.2.4关键步骤224

10.2.5横梁接点：位置226

10.2.6横梁接点类型226

10.2.7连接及断开的接点227

10.2.8横截面的第一方向及第二方向233

10.2.9弯矩和剪力图表234

10.3总结235

练习10-1传送架 235

练习10-2柜子242

练习10-3框架结构刚度249

第11章设计情形250

11.1设计算例250

11.2实例分析：悬架设计250

11.2.1项目描述250

11.2.2关键步骤250

11.3第一部分：多载荷情形251

11.3.1多个设计算例252

11.3.2设计情形结果256

11.4第二部分：几何修改258

11.5总结262

练习矩形平台262

第12章热应力分析268

12.1热应力分析简述268

12.2实例分析：双层金属带268

12.2.1项目描述268

12.2.2材料属性269

12.2.3输入温度273

12.2.4平均应力274

12.2.5提问278

12.3在局部坐标系中检查结果（选做）278

12.4保存变形后的模型279

12.5总结280

第13章自适应网格281

13.1自适应网格简述281

13.2实例分析：悬臂支架281

13.2.1项目描述282

13.2.2几何体准备282

13.3h-自适应算例284

13.3.1h-自适应选项284

13.3.2h-自适应图解286

13.3.3收敛图表287

13.3.4回顾h-自适应求解287

13.3.5应变能误差并非应力误差289

13.4p-自适应算例289

13.4.1p-自适应求解方法289

13.4.2h-单元与p-单元290

13.4.3方法比较292

13.5h-单元与p-单元总结292

13.6总结293

第14章大位移分析294

14.1小位移与大位移分析的比较294

14.2实例分析：夹钳294

14.3第一部分：小位移线性分析295

14.3.1结果讨论296

14.3.2小位移及大位移分析中的接触结果296

14.4第二部分：大位移非线性分析296

14.4.1永久变形298

14.4.2solidworks simulation premium298

14.5总结298

14.6提问298

附录299

附录a网格划分、解算器299

附录b用户帮助308