SolidWorks Simulation Designer 教程

1、PSimulation Designer 培训课程2 山东华创信息技术有限公司.SolidWorks Simulation 简介 什么是Simulation? Simulation 是一种基于有限元分析技术（FEA）的设计分析软件。它是第一款为Windows操作系统开发的分析软件，与SolidWorks充分集成，已经成为工程师喜爱的工具软件。 SimulationExpress :对一些具有简单载荷和支撑类型的零件的静态分析。 Simulation Designer:对零件或装配件装配件的静态分析； Simulation Professional:对零件或装配件的静态、热传导、扭曲、频率、掉落

2、、 优化及疲劳分析。 Simulation Advanced Professional:上述功能加上非线性和高级动力学。Simulation 分析步骤 1、预处理：定义分析类型、材料属性、载荷及约束，并将模型划分为有限单元； 2、求解：计算所需要的结果； 3、后处理：分析结果及生成报告Simulation 的单元类型 1、一阶实体四面体单元 ；2、二阶实体四面体单元；3、一阶三角形壳单元 4、二阶三角形壳单元 5、横梁单元。3 山东华创信息技术有限公司.Simulation 简介Simulation Designer 的使用限制 1、材料是线性的 应力与应变成线性比例关系 2、小变形 相对结构

3、的整体尺寸来说很小，真正的决定因素是变形是否显著地改变了结构的刚度。 Simulation Designer 具有分析大位移的能力，但对于真正的大变形结构，必须使用其它工具，如Simulation Advanced Professional. 3、静态载荷 所有的载荷和约束一样，假设不随时间改变。这个条件意味着加载过程缓慢以至可以忽略惯性效应。4 山东华创信息技术有限公司.第一章 带孔矩形板的静态分析 题目 带孔矩形板，材料AISI 304,一端固定，一端受法向拉力，大小25000lb 学习目标 全面了解Simulation 界面 使用实体单元完成线性静态分析 了解网格密度对位移和应力结果的影

4、响 采用不同方法显示有限元结果 管理Simulation结果文件5 山东华创信息技术有限公司.第一章 带孔矩形板的静态分析 内容及步骤 1、菜单结构 2、Simulation 选项 #默认单位 #默认结果 、位置 #添加图解 等等 3、预处理 #新建算例 #指定材料 #约束类型及力、显示/隐藏符号 4、划分网格 #网格大小（外接球及外接圆） #网格选项 #显示及隐藏网格 5、运行（解算） 6、后处理 #显示并编辑应力图解（Von Mises)#图解的设定、选项、剪裁、探测及动画 #新定义图解7、多个算例 #创建算例新建与复制、拖动#细化网格#显示网格细节#运行分析 #考察位移及应力结果 8、生

5、成Word格式报告 6 山东华创信息技术有限公司.第二章 L形支架的静态分析 题目L形支架，材料ANSI304,上端固定，下端面施加200 lb弯曲载荷。我们希望了解其位移及应力情况。 学习目标1、了解建模和离散化误差的区别2、使用网格划分的自动过渡选项3、使用网格控制4、记录结果中可能不收敛的情况5、在不同SolidWorks配置中分析模型6、列举反作用力 压缩圆角7 山东华创信息技术有限公司.第二章 L形支架的静态分析 内容及步骤1、打开零件，激活配置“no fillet”2、建立算例“mesh1”,添加约束及载荷，划分网格，并添加P1应力图解。3、分别用“复制-粘贴”及拖动两种方式建立m

6、esh2、 mesh3算例（注意“配置”选项）。4、分别对mesh1、mesh2进行“网格控制”，精度为1/2,1/4。 5、运行所有算例。（注意命令的位置） 6、比较三个算例的P1最大值。找出差异，讨论结果，分析原因。7、复制mesh1 to mesh4, 选择配置“fillet”，激活SW配置。8、使用“自动过渡”，运行分析。 9、列举反作用力，验证平衡。进行网格控制8 山东华创信息技术有限公司.第二章 L形支架的静态分析 总结1、模型错误有别于离散误差，后者是收敛的，而前者是发散的，分析过程中要特别注意。2、尖锐凹角处的应力解是没有意义的，因为是奇异的。3、网格的控制有一定的范围，需要在

7、一定的条件下，保证求解精度与求解性能的优化。4、Simulation与 SolidWorks是高度集成的，前者可以充分利用后者的的多方面优势。9 山东华创信息技术有限公司.第三章 虎钳的接触/缝隙分析 题目当一个50 lb的“挤压”力作用在钳臂的末端时，钳臂的应力分布。 考察当2000 lb的力作用时，在定义接触条件时，钳臂的变形情况。 学习目标1、完成对装配体的结构分析2、使用销钉接头为约束类型3、应用全局和局部接触/缝隙条件。10 山东华创信息技术有限公司.第三章 虎钳的接触/缝隙分析 内容及步骤1、打开装配体，压缩平板及销，创建实体算例（英制）。2、为装配体指定“材料”为Alloy st

8、eel,添加“固定”约束，两钳口均施加50 lb的力。3、定义“销钉”接头，“无平移”。4、利用“干涉检查”，查找重合面，定义全局接触为“自由”。5、划分网格，“自动过渡”，运行分析。6、切换到爆炸视图，图解Von Mises 应力。7、隐藏其中一个钳臂，图解并探测端部位移，推算出使钳臂接触的作用力大小。 显示隐藏的钳臂。 8、创建新的算例（方法？），编辑力的大小为2000 lb 。9、在两钳臂定义局部接触为“无穿透”。（间隙选项对模型的影响）10、图解Von Misese应力,定义“设计检查”，查看安全系数。11 山东华创信息技术有限公司.第三章 虎钳的接触/缝隙分析 总结1、在装配体中，恰

9、当地简化模型，可以提高求解效率。2、装配体中，只有定义“冷缩配合”，才允许零件干涉，其它情况则导致分析中止。3、局部接触的选项类型，应结合实际情况，只有初始接触的部分允许采用“点-点”形式。4、求解“接触”问题，必须在接触面应用单元控制，要求沿接触面的长宽方向有足够多的单元 才能达到要求，即接触问题会造成求解时间的延长。12 山东华创信息技术有限公司.第四章 机轮装配的冷缩配合分析 题目 一内半径为2.382in的rim承受另一外半径为2.391in的Hub的压力作用，我们要求解Von Mises应力及接触应力。 学习目标1、分析冷缩配合装配体2、圆柱坐标系中的应力解3、使用e-Drawing

10、格式给出分析结果4、使用解算器选项消除刚体模式HubRim13 山东华创信息技术有限公司.第四章 机轮装配的冷缩配合分析 内容及步骤1、以八分之一模型创建实体网格静态算例，单位为英制。材料属性自动引入。2、定义“对称”约束。3、消除刚体模式，A、使用参考几何体（固定两点的轴向运动）4、在“接触/缝隙”中，通过定义相触面组，定义冷缩配合。5、划分网格，运行分析。6、以Axis1参考轴，定义圆柱坐标系下SY：Y向主应力7、使用爆炸视图，定义SX（即径向）应力图解，探测应力值，即接触应力。8、创建新算例，运行软弹簧选项来稳定模型。 B、施加软弹簧（求解器的选择）9、运行分析。10、定义图解，比较结果

11、。11、保存所有图解到e-Drawing,并打开文件查看效果。14 山东华创信息技术有限公司.第四章 机轮装配的冷缩配合分析 总结1、装配体中，只有定义“冷缩配合”的干涉是允许的。2、Von Mises应力是标量，所以其图解结果不受坐标系影响。3、“对称”约束能有效降低网格划分的压力能用对称就尽量采用。4、模型稳定是必需的，产生的原因是离散化计算在某方向上引起的数值差异。5、施加软弹簧及惯性卸除，解算器选择Direct Sparse。15 山东华创信息技术有限公司.第五章 接头、特定支撑及接触（选做） 题目 SolidWorks装配体中的配合定义并没有转换为接触的定义，即各零部件是没有连接的，

12、需要在Simulation中进行定义接触条件及接头。 接头选项：1、固定 2、弹簧 3、销钉 4、弹性支撑5、螺栓6、点焊 7、连接 学习目标：1、使用销钉接头及铰链2、使用虚拟壁局部接触条件3、使用螺栓接头4、使用弹簧接头（求解弹簧刚度的两种方法：力法及位移法）16 山东华创信息技术有限公司.第五章 接头、特定支撑及接触（选做）一、承重400 lb的剪刀架（如图），对Slider进行静态分析。 学习目标：铰链、销钉、虚拟壁 内容及步骤：1、打开装配体lift,创建实体算例(英制），指定材料Plain Carbon Steel 。2、查找重合面，压缩base，更新零部件，在slider与bas

13、e plane定义“虚拟壁”接触，u=0.1,轴向刚度：2.4325e8 ,切向刚度：6.1958e73、定义铰链约束（刚性销钉），定义slider圆柱面上X方向上位移为0。4、在link部件上四个孔壁上各施加100 lb向下的力。（轴承载荷的区别）5、生成网格，运行分析，图解 Von Mises应力。6、 列举连接孔片的反作用力，分析Slider的变形。17 山东华创信息技术有限公司.第五章 接头、特定支撑及接触7、创建新的算例，解除对base零件的压缩，更新零部件，指定材料Plain Carbon Steel8、删除铰链约束，增加销钉接头，定义固定约束（base底面）9、重新定义接触，sl

14、ider and base无穿透，节到节，u=0.110、运行分析，图解应力，列举slider孔反作用力，与前一算例进行比较。 总结1、销钉接头与铰链约束的近似性2、采用虚拟壁可以大大简化分析模型，结果却是基本吻合的。18 山东华创信息技术有限公司.第五章 接头、特定支撑及接触二、使用螺栓连接 学习目标：定义螺栓接头，列举螺栓力。 内容及步骤1、打开装配体，创建实体网格静态算例。2、显示爆炸视图。固定约束板两侧面。3、分别创建两个螺栓接头。类型（带螺母），螺钉/螺母直径，清除“紧密配合”，螺钉和螺母直径为1 in, 螺栓直径为0.5 in,材料为Alloy Steel,“预载”扭矩为1570

15、lb, u=0.2。4、定义接触为无穿透，下端面250 lb垂直载荷。5、在上端面应用远程载荷，在Coordinate System1下指定力的位置(0,0,2in)及大小(250 lb,0,0)。使用“载荷/质量（刚性连接）”选项。6、运行分析，图解变形细节；查看螺栓力。19 山东华创信息技术有限公司.第五章 接头、特定支撑及接触三、吸振器应力分析 题目微型吸振器当一端受3N压力时，由压环所产生的应力分布。 学习目标：分析弹簧刚度的方法。（力法及位移法）用“弹簧接头”替代模型中的弹簧，以简化分析模型。 内容及步骤1、打开弹簧零件，创建实体静态算例，分别施加固定及径向约束。2、在一端施加0.1

16、N的压力，进行求解，查看Z向位移，求轴向刚度。3、复制算例，删除压力，在上端面施加向下的位移约束0.01m.4、列举反作用力，求解轴向刚度，并与上一算例进行比较。 K=256N/m20 山东华创信息技术有限公司.第五章 接头、特定支撑及接触5、打开装配体shock,压缩弹簧，创建实体静态算例。6、固定约束底端，“在圆柱面上”约束细杆的径向及周向。7、定义弹簧接头，轴向刚度为256N/m。8、在上端耳部向下施加3N的力。9、对上端的根部应用网格控制，单元大小0.5mm,比率及图层分别为1.5和3。10、划分网格（1mm），运行分析，图解应力及位移。21 山东华创信息技术有限公司.第六章 混合网格

17、划分压缩机分析 学习目标1、讨论混合实体网格与外壳单元网格划分的兼容性2、对不同类型的分析使用混合网格3、理解兼容网格和不兼容网格的概念混合网格 实体单元具有三个自由度，而壳单元具有六个自由度，尝试连接二者，便会沿共同边界产生一个合叶，形成不间断的位移场（不间断的旋）和模型中可能存在的刚体模式。 建模关键 1、定义接触边界的接触条件 *有限元网格沿着接触面总是不兼容的。 *接合的实体（无论它们是实体实体、实体壳或壳壳的类型）不必直接接触。2、用来划分壳网格的实体（薄）必须是独立的，不能将实体几何体和壳几何体放在一个单实体中。22 山东华创信息技术有限公司.第六章 混合网格划分压缩机分析 题目一

18、 打开零件模型rotor 01,创建混合网格静态分析算例；定义细壳，厚度为6mm。划分网格，结构分离。23 山东华创信息技术有限公司.第六章 混合网格划分压缩机分析 题目二 打开零件rotor 02，完成与上例相同的步骤。可以看到，因为是多实体零件，保持了实体部分的特征。 创建新的静态算例，使用“实体网格”，对叶片应用网格控制，大小1mm。设定全局接触为接合，分别使用“兼容网格”与“不兼容网格”，分别隐藏某一叶片，观察接触处的网格情况。总结：仅对接触面划分时，才可选择“兼容”或“不兼容”，使用壳网格或定义了局部接触条件，网格沿接触面都将是不兼容的。24 山东华创信息技术有限公司.第六章 混合网

19、格划分压缩机分析 题目三一涡轮增压器的推进转子以2000RPM的匀速转动。离心力导致压缩机直径增大，须测定压缩机直径的增量和Von Mises应力最大允许的位置。 学习目标学会应用混合网格技术划分模型及求解。 内容及步骤1、打开零件impeller 01,创建混合网格静态算例。2、在底部圆柱面施加“在圆柱面上”的约束，分别约束径向、周向及轴向。（？为什么不约束三个旋转）3、以Axis1为参考，施加20000RPM的离心力。4、定义外壳，厚度为1mm。5、定义实体及壳的材料为Alloy Steel；对底部分割面应用网格控制。6、定义全局接触为“接合”，“不兼容网格”；定义接触面组为“接合”。25

20、 山东华创信息技术有限公司.第六章 混合网格划分压缩机分析7、生成网格，运行分析。8、图解Von Mises 应力，应用剖视。9、以Axis1为参考，创建UX：X位移视图。（在柱面坐标系下，UX即为径向位移）26 山东华创信息技术有限公司.第七章 双金属带的热应力分析 题目室温下(25)，由铝带和镍带粘合在一起的双金属带，被加热到280。由于铝和镍的热扩张系数不同，因而双金属带会发生变形。我们想获得变形及粘合层所需要的最小应力强度。 学习目标：1、用温度载荷进行静态分析；2、温度相关的材料属性定义；3、使用传感器获取所需位置的结果；4、在热应力分析中使用软弹簧选项；27 山东华创信息技术有限公司.第七章 双金属带的热应力分析 内容及步骤1、打开装配体文件。创建实体网格静态算例。2、分别为镍带及铝带指定与温度相关的自定义材料属性。与温度相关的数据采用从文件中复制、粘贴方式，单位分别为摄氏度与Pa。3、分别在镍带及铝带上定义传感器，数据来自相关文件，生成同名传感器。4、为两个零件加载温度载荷为280。5、在算例“属性”中定义“应变为零时的参考温度”为25。6、使用软弹簧使模型稳定。7、划分单元大小为1.5mm的网格