COSMOSWorks Designer培训教程教案讲义第11章

COSMOSWorks Designer培训教程教案讲义第11章 杭州新迪数字工程系统有限公司SolidWorks中国社区（.3dpower.）授权发布COSMOSWorksxx基础教程COSMOSWorks Designer107第11章使用设计情形对平板分析学完本章后，读者将学会?使用设计情形研究不同设计配置；?对适应性与小变形分析的局限性作出评价。 杭州新迪数字工程系统有限公司SolidWorks中国社区（.3dpower.）授权发布第11章COSMOSWorksxx基础教程COSMOSWorks Designer使用设计情形对平板分析108工程描述工程描述由塑性材料“尼龙6/10”做成的矩形平台（platform）由两根横贯“platform”宽度方向的钢杆（Rod）支撑。 注意到钢杆通过短的连杆（Link）悬挂着，而连杆本身为销钉（Pin）支撑。 当“platform”弯曲时，连接在“platform”上的销钉之间距离也会发生变化。 这种支撑类型使得我们对platform的挠度和应力研究可以采用线性模型分析。 回顾以前，除了第9章以外，我们采用的均是线性分析。 该“platform”装配体SupportRodPinLink承受一加速度为100G的激励。 我们的目的是想要找出两个钢销之间的距离以使“platform”的挠度最小化。 1打开零件打开SolidWorks零件文件“platform”。 总体分析为了研究钢销间距离变化对“platform”挠度的影响，我们可以参数化分析几种不同的模型，每个模型有一个不同的钢销间距。 我们可以对这些结果进行比较，从而选出使得“platform”挠度最小的钢销间距。 然而，相比这种耗时长久的遍历过程，我们使用【设计情形】功能，它可以自动分析所有指定的设计配置。 模型准备假设钢杆是刚性的，而且我们并不关心销与“platform”间的接触应力，这些假设可以使我们不必将钢杆考虑在分析模型内。 杭州新迪数字工程系统有限公司SolidWorks中国社区（.3dpower.）授权发布COSMOSWorksxx基础教程COSMOSWorks Designer第11章使用设计情形对平板分析设计情形分析109既然钢杆可用合适的支撑来描述，那么我们的分析就可以用SolidWorks的零件文件“platform”，而不必是装配文件“platform assembly”。 2显示特征尺寸在Solidworks FeatureManager中，右击【注释】，并选择【显示特征尺寸】。 找到定义合叶间距的尺寸，并核实是否为15.75英寸。 利用对称性在本章中，我们利用“platform”的双向对称性来分析模型的四分之一部分。 正如前面章节所述，我们分析四分之一模型，施加对称边界条件，尽管分析整个模型也是很简单的。 3产生对称切除为了处理模型的四分之一，对切口去除限制，这是在SolidWorks特征管理器中的最新生成的特征(称为双向对称性)。 连接进入COSMOSWorks运行环境。 设计情形分析4定义参数在定义一研究之前，我们先来定义运行【设计情形】所需的参数。 右击【参数】，选择【/定义】，然后选择【添加】。 【添加参数】窗口打开。 设定一个【名称】为distance，根据需要可加上备注。 选择【模型尺寸】作为【过滤器】。 确定特征尺寸已经显示并选择尺寸为15.75英寸，在SolidWorks模型中指定为销间距离。 这样做便指定了特殊尺寸作为设计参数。 校验所选尺寸的全名现在已经出现在【添加参数】窗口中，单击【确定】以关闭该窗口。 再次单击【确定】以退出【添加参数】对话框。 5创建一研究创建一个名为“100G load”的研究，并用实体网格定义它为静态分析。 6定义对称制约现在，我们对由切除而产生的表面运用对称边界条件。 该切除已经在SolidWorks FeatureManager中解除了压缩。 选定两表面，右击【荷载荷/制约】并选择【制约】以打开【制约】对话框，选择【对称】作为制约的【类型】。 单击【确定】。 杭州新迪数字工程系统有限公司SolidWorks中国社区（.3dpower.）授权发布第11章COSMOSWorksxx基础教程COSMOSWorks Designer使用设计情形对平板分析110设计情形分析7定义制约以模拟钢杆支撑为了运用制约模拟钢杆支撑，选定孔的圆柱面。 右击【荷载荷/】制约】，并选择【制约】。 圆柱面制约当我们选定的表面是圆柱面时，默认的制约类型便为【在圆柱面上】。 以【在圆柱面上】作为制约的【类型】，所有的自由度都跟圆柱面关联在一起第一个方向为径向，第二个方向为周向，而第三个方向即为轴向。 为了模拟销钉支撑，其允许绕着孔轴线的转动，于是我们限制了沿径向的平动。 单击【确定】。 现在，模型已完全被制约住了，这意味着在不引起弹性变形情况下，模型的任何部分都不能发生移动。 8加载重力为了加载重力，右击【载荷/制约】，并选择【引力】，从而打开了【引力】对话框。 选择Front基准面作为【所选参考】以定义重力加速度的方向。 在Front基准面的法线方向输入38600（该值为重力加速度的100倍），载荷的方向由+/-给出。 单击【确定】。 提示当我们加载重力时，材料属性中必须明确质量密度。 线框架显示线框架显示为我们提供了一种方便的方法来观测施加在孔表面上的径向制约。 不同的颜色(蓝色)以及较大的尺寸使得对称制约从径向制约中区分开来。 红色箭头代表重力。 杭州新迪数字工程系统有限公司SolidWorks中国社区（.3dpower.）授权发布COSMOSWorksxx基础教程COSMOSWorks Designer第11章使用设计情形对平板分析设计情形分析1119定义设计情形右击【设计情形】并选择【/定义/定义】。 设计情形对话框打开并显示两个标签页?定义情形?结果位置选择【定义情形】标签页。 由于我们先前只是定义了一个参数【distance】，所以在【定义情形】窗口中只有一个参数是可用的。 选定【distance】。 如果我们以19英寸作为两销之间的开始最大距离，然后以2英寸为间隔减小，直到达到最小距离为1英寸，那么我们需要10步。 因此，将情形数增加至10，单击【更新】按钮。 根据每一步设置，在间隔处依次输入当前距离19，17，15，13，11，9，7，5，3，1。 对于【结果位置】，选择两个顶点，一个在平板的边缘上（11号），另一个在底面的中心（22号）。 单击【确定】。 注意，即使2号点的位置看来似乎位于边缘上，但它实际上却在“platform”的中心，这是因为我们分析的是模型的四分之一。 运行设计情形【设计情形】功能分析了模型的10种配置。 我们可以查看所有这些步骤的全局最大挠度与应力，同时我们又可以看到这两个选定的位置在所有步骤中的挠度与应力，而其他的局部信息无法得到。 现在我们准备运行【设计情形】，它由10个分析组成，每个分析中两孔间的距离是指定的。 因为网格划分已在每一步中自动完成，所以这里没必要再进行划分。 当然，我们应该用默认单元尺寸来划分网格，以确保当执行【设计情形】时是使用默认单元来进行网格划分的。 10划分网格确保在【网格】选项下选择【自动过渡】与【高】质量选项。 这些选项保证了从划分孔时所需的小单元到划分模型其他部分时所需的大单元之间的平稳过渡。 以默认单元尺寸划分网格。 11运行设计情形右击该研究“100G load”，选择【运行设计情形】。 杭州新迪数字工程系统有限公司SolidWorks中国社区（.3dpower.）授权发布第11章COSMOSWorksxx基础教程COSMOSWorks Designer使用设计情形对平板分析112设计情形分析设计情形结果运行完成之后，结果文件夹与以往类似，但增加了一点。 应力、位移、应变以及其他文件夹包含了属于最后一步的【设计情形】执行结果，这意味着它们记录了两销间距为1英寸时的计算结果。 此外，一个名为【设计情形结果】的文件夹也自动生成了。 12查看设计情形结果右击【设计情形结果】文件夹，选择【显示概要】。 于是，【设计情形结果概要设计情形结果概要】窗口打开了。 检查这些结果可以发现，我们得到了顶点1位置和顶点2位置的详细结果。 13以图表显示结果右击【设计情形结果】文件夹，并选择【定义图表】。 我们在【设计情形】的【结果位置】中定义的两个顶点被列在了【可用的位置可用的位置】中。 利用位于【可用的位置】与【图表位置图表位置】间的箭头按钮，控制图表的内容。 练习将实体从一边移到另一边。 为了创建一张显示最大全局位移的图表选择【按参数】作为图表类型，【合力位移合力位移】作为结果。 校验只有【整体最大数】才出现在【图表位置】中。 单击【确定】，显示该图表。 杭州新迪数字工程系统有限公司SolidWorks中国社区（.3dpower.）授权发布COSMOSWorksxx基础教程COSMOSWorks Designer第11章使用设计情形对平板分析线性分析的局限性11314创建位移图表为了创建一张显示选定两顶点的位移大小的图表选择【按参数】作为图表类型，【合力位移合力位移】作为结果。 在图表窗口中，将顶点1和顶点2从【可用的位置】移动到【图表位置】。 而将【整体最大数】从【图表位置】移回到【可用的位置】。 单击【确定】，显示图表。 15创建von Mises应力图在【图表】窗口中，选择von Mises应力作为【结果】类型。 检查是否仅有【整体最大数】出现在【图表位置】中。 单击【确定】。 注意到，在距离接近11英寸的时候全局位移与von Mises应力最小。 为了更精确地确定该距离，我们需要在13英寸与9英寸之间划分更小的间隔。 线性分析的局限性在本章一开始，我们说明了该“platform”是通过浮动的连杆悬挂着的。 这些连杆本身是由销钉支撑的，同时还能绕这些支撑销钉旋转。 鉴于这个原因，当“platform”在规定载荷下承受变形时，钢杆间的距离可能会发生改变。 因此，通过浮动连杆而悬挂着的“platform”不会产生拉应力，它仅仅靠弯曲应力来抵抗载荷。 连杆可以绕销钉旋转如果连杆受到固定支撑，钢杆间也不能相互靠近，那么除了有弯曲应力以外，还同时产生拉应力。 杭州新迪数字工程系统有限公司SolidWorks中国社区（.3dpower.）授权发布第11章COSMOSWorksxx基础教程COSMOSWorks Designer使用设计情形对平板分析114总结这些拉应力，又称为薄膜应力，是变形的结果，它将显著地增加“platform”的刚度。 问:与线性分析有关的又是什么呢？答:线性分析假设结构的刚度不随变形而发生变化，求解过程是基于在任何变形发生前计算的原始刚度。 因此，线性分析并没有考虑由薄膜应力而产生的附加刚度。 这些薄膜应力是在变形过程中发生的。 即使我们想要模拟固定合叶，其解也仍旧会对应于浮动合叶，而“