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SolidWorksSimulation图解应用教程_二_

在上一期中,我们简要介绍了应用S o l i d W o r k s S i m u l a t i o n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

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并新建一零件,然后启动SolidWorks Simulation插件,如图1所示。

2.新建如图2所示轴

3.线性静态分析

1)单击“Simulation”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。

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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

“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7所示。然后单击“确定”按钮完成材料的指定。

SolidWorks Simulation图解应用教程(二)

□ 浙江金华技师学院 方显明

图1 启动软件及Simulation插件

图2 建立的零件模型图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

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。

◎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。

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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、

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顶点”框

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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。

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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

图7 选择合金钢材料

图9 保存自定义材料

图10 选用自定义材料

图13 完成夹具指定

图11 选择两键槽的侧面

图12 选择后的对话框

图8 自定义材料

面”框

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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

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。

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(3)对等要素应变图解

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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。

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(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

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“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

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3)将“设定应力极限到”项设为“屈服力”,如图23

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图14 选择键槽侧面

图15 选择圆柱面

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图16 力矩的设定

图17 查看 von Mises(对等)应力

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。)

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,如图17所示。

4.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(-v o n Mises-)”以显示图解,如图图18 查看合力位移

图19 查看对等要素应变

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?

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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

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则等信息,如图28所示。然后单击“下一步”按钮,直

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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”按钮

,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,

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

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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

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

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?

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

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33所示。

5)在如图34所示的对话框中作如下设置:

◎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。接下来我们按公式进行计算,看结果如何。按

图31 Iso剪裁

图32 Iso剪裁后的图解

图33 编辑应力定义图34 定义应力图解

图35 YZ 基准面上Y 方向的切应力

图36 定义应力图解

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。

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