SolidWorks Simulation Professional 培训课程

1、1 Dassault Systmes Confidential Information SolidWorks Simulation Professional 课程2 Dassault Systmes Confidential Information SW Simulation Professional: 六种类型的算例六种类型的算例3 Dassault Systmes Confidential Information SolidWorks Simulation 简介简介 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Windo

2、ws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、优化及疲劳分析。 Simulation Premium: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

3、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。4 Dassault Systmes Confidential Information SolidWorks Simulation 简介简介Simulation Designer和Simulation Professional 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

4、构，必须使用其它工具，如Simulation Premium. 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。5 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 1零件的固有频率6 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 1: 主题主题 固有频率 - 理论 无约束结构 有约束结构 有约束有载荷结构7 Dassault Systmes Confidential Information 频率分析频率分析 静力分析中，节点位移是主要的未知

5、量。Kd=F 中，K为刚度矩阵，d为节点位移未知量，F为节点载荷的已知量。 每种结构都有他固有的振动频率，称之为共振共振频率频率。这样的频率都和特定形式的振动联系在一起。当某种结构的共振频率被激活时，将表现出一种振动的形态，称之为振动模态振动模态。8 Dassault Systmes Confidential Information 频率分析频率分析00其中M为质量矩阵，C为阻尼矩阵，K为刚度矩阵；式一为：有阻尼交迫振动方程，式二为：自由振动方程如如果外载荷随时间变化的非常慢，果外载荷随时间变化的非常慢，会怎样？会怎样？如果外载荷的频率明显的比结构的第一自然频率低的话，静态假设成立。如果不低，

6、就需要一个动态分析去检验结构是否共振9 Dassault Systmes Confidential Information 频率分析频率分析 现实中，几乎每种结构体都有无数的固有频率及相应的振动模式，然而在动态载荷结构的反应中，只是最基础的几个模式是重要的。在这几个低频中，其振幅一般较大，而高阶频率所对应的模式中，振幅都比较小。同时一般在机械结构中很难出现“高频”。 频率分析就是计算这些共振频率及它们对应的振动模式。10 Dassault Systmes Confidential Information 频率分析频率分析 在频率分析中可以用“对称”约束吗? 不推荐. 对称约束会忽略一些振动模式

7、. 频率分析我们得到了什么? 频率值和变形模式 没有真正的位移 只有模态11 Dassault Systmes Confidential Information 音叉的设计目的在于产生一个低音A (440 Hz) 边界条件是什么? 载荷如何影响固有频率Lesson 1: 说明说明12 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 1: 结果结果 有约束有约束模式形状(只有形状，没有变形大小)13 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 1: 结果结果 无无约束约束注意：对刚体模式的频率

8、分析，必须使用FFEPlus解算器，Direct Sparse求解器会报错14 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 1: 结果结果 加载荷加载荷注意：对于预加载的频率分析，必须使用Direct Sparse（稀疏解算器）， FFEPlus求解器会报错15 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 1: 结果结果 有有/无无 约束约束频率分析有/无约束的比较同一个模型表现出两种不同情况刚体模式(没有约束)16 Dassault Systmes Confidential Infor

9、mation Lesson 1: 结果结果 有载荷有载荷 外载荷对自然频率的影响 压力减小（拉力增大）共振频率 例如: 拉紧琴弦声调提高，频率升高 载荷导致刚度改变，仅影响自然频率大小，模式形态与模型相关，不会随预应力而变化 直接积分解算器Direct Sparse不适用于刚体模式 预载荷的频率分析必须用Direct Sparse解算器17 Dassault Systmes Confidential Information Exercise 2: 风扇频率分析风扇频率分析1、不加载荷的频率分析 2、带离心力的频率分析3、考虑不同离心力（转速）下的频率走势18 Dassault Systmes

10、Confidential Information Exercise 2: 风扇频率分析风扇频率分析1、不加载荷的频率分析：固定内孔19 Dassault Systmes Confidential Information Exercise 2: 风扇频率分析风扇频率分析 2、带离心力的频率分析：固定内孔，转速3000rpm/min20 Dassault Systmes Confidential Information Exercise 2: 风扇频率分析风扇频率分析3、考虑不同离心力（转速）下的频率走势：固定内孔，转速3000rpm/min、6000、9000、12000、15000。求解频率并

11、绘制图表21 Dassault Systmes Confidential Information Exercise 2: 风扇频率分析风扇频率分析3、考虑不同离心力（转速）下的频率走势：固定内孔，转速3000rpm/min、6000、9000、12000、15000。求解频率并绘制图表22 Dassault Systmes Confidential Information Exercise 2: 风扇频率分析风扇频率分析23 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 2 装配体的固有频率24 Dassault Systmes Confid

12、ential Information Lesson 2 主题主题 远程质量代替真实部件 频率分析的准确性依赖于装配体的质量 用恰当的质量和惯性力作为远程 “质点质量” 代替发动机 频率分析的接触设置 结合或自由25 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 2: 无穿透无穿透 频率分析不允许无穿透约束 频率分析需要恒定的质量和刚度 对于无穿透接触模型， 变形量决定刚度 请看下面的例子：26 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 2: 刚度假设刚度假设 准确的刚度很难得到(由于接触

13、) 简化要求 较柔性 全局允许贯通 较刚性 结合允许穿透+ 连接全部接触为结合较柔性方案较刚性方案27 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 2: 刚度假设刚度假设 图示的上下滑轨为相切（零接触），必须手动定义相应的面为结合，否则没有约束，发生刚体模式（自由平动），结果错误，或运算停止全部接触为结合28 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 2: 远程质量远程质量 全部惯性力施加到质量中心 承载面 在质点和模型其他部分之间对力等效 真实的安装位置点承载面29 Dassault

14、 Systmes Confidential Information Lesson 2: 结果结果全部结合结合和自由(连接点)30 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 2: 结果结果结合和自由-自做全部结合-原算例全部结合-自做结合和自由-原算例31 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 3屈曲分析32 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 3: 屈曲现象屈曲现象 屈曲是指在压力作用下突然的大变形 屈曲分析包括： 线

15、性屈曲和非线性屈曲分析。线弹性失稳分析又称特征值屈曲分析 压曲临界载荷系数 (BLF, l) 屈曲分析为线性分析，对于结果应该谨慎外载荷临界压曲载荷l33 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 3: 主题主题 混合网格壳、梁、及固体 结合接触的混合网格 静态算例 复习应力 屈曲算例 线性对非线性屈曲34 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 3: 屈曲载荷系数屈曲载荷系数 (BLF, l l)BLF数值数值屈曲状态屈曲状态结果的解释结果的解释BLF1没有失稳施加载荷小于临界载

16、荷0BLF1失稳施加载荷超过临界载荷BLF=1失稳施加载荷等于临界载荷BLF=-1没有失稳载荷为拉力，如果方向反向将失稳-1BLF0没有失稳载荷为拉力，如果方向反向失稳BLF 安全系数屈曲=4.339 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 4热分析40 Dassault Systmes Confidential Information 热分析热分析 与静力分析比较与静力分析比较热力学分析和结构分析的相似点热力学分析和结构分析的相似点结构分析热分析位移温度应变温度梯度应力热通量载荷热源确定位移确定温度弹性支撑对流系数弹性模量热导率41

17、Dassault Systmes Confidential Information 热分析热分析 热传递的方式热传递的方式热传递的三种方式传导对流辐射42 Dassault Systmes Confidential Information 热分析热分析 传导传导T冷T热热流量 = - 热导率 * 面积 * 温度梯度43 Dassault Systmes Confidential Information 材料热导率材料热导率 典型值典型值44 Dassault Systmes Confidential Information 热分析热分析 对流对流 热流= 对流系数 * 面积 * 温差 对流分为

18、：自然对流和强制对流45 Dassault Systmes Confidential Information 对流系数对流系数 典型值典型值媒介媒介对流系数对流系数h （w/m2K）空气（自然对流）5 - 25空气/过热蒸汽（强制对流） 20 300油（强制对流）60 - 1800水（强制对流）300 6000水（沸腾）3000 60000蒸汽（压缩）6000 - 12000046 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 4: 主题主题, 说明说明 边界条件 芯片产生25W的热量；插接脚是隔热的；强制空气对流：芯片对流系数100 W/(

19、m2K)，散热片对流系数250 W/(m2K) ，芯片与散热片用胶水粘接，热阻为为 2.857e-006 (Km2)/W 四个算例 稳态热传导 瞬态热分析（阶梯热载荷）模拟300秒的温度时间历史。热载荷在0时刻加载完毕，并保持。 瞬态热分析（变化热载荷）模拟300秒的温度时间历史，热源首次启动时开始计时，30秒后达到最大值，在随后的30秒内有逐步减小为0。 瞬态热分析（恒温器控制的热载荷）模拟从热源启动开始计时300秒的温度时间历史，但是在本例中，热源被恒温器控制，以保证芯片不会过热。47 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 4:

20、热阻热阻两个固体在一起的表面，不可能完全接触。因为他们表面都存在表面粗糙度，所以在接触表面之间有一层薄薄的空气间隙。热阻取决于： 平面度 表面粗糙度 接触面所受正压力 接触面材料 (油脂、合成橡胶、粘接剂等等)典型热阻值典型热阻值虚焊2.9 C/W油脂(0.08mm的间隙)0.9 C/W合成橡胶 (0.25mm厚)1.8 C/W粘接剂 (0.23mm厚)2.7 C/W48 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 4: 结果结果 算例算例 1稳态热分析稳态 tmax 接近 190 oC.引脚末端温度158 oC49 Dassault Sy

21、stmes Confidential Information Lesson 4: 结果结果 算例算例 2瞬态热分析图表采样点稳态温度为158 oC50 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 4: 结果结果 算例算例 3瞬态热分析热功率打开然后关闭51 Dassault Systmes Confidential Information 打开（关闭）检测点（选择顶点）的热功率或热流量条件。 得到的结果将少量超出目标温度 Lesson 4: 恒温器恒温器52 Dassault Systmes Confidential Information

22、 瞬态温度算例恒温器Lesson 4: 结果结果 算例算例 4监测点约束温度范围53 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 5热分析-辐射54 Dassault Systmes Confidential Information 热分析热分析 辐射辐射 热辐射就是在一定温度下，物体的热能通过电磁波的形式向外发射的过程。黑体：即物体全部吸收投射来的各种波长的热辐射能白体：即表示全部反射辐射能。如磨光的铜，反射率可达0.97透热体：物体对投射来的热辐射既不吸收也不反射，而是全部透过。55 Dassault Systmes Confident

23、ial Information 各种类型的辐射各种类型的辐射 从表面向外辐射从表面向外辐射斯特藩-玻耳兹曼常量，其值为 5.67E-8 W/m2K4辐射表面的发射率 (材料的辐射率在01之间)剖光铝：0.04-0.06 商用铜： 0.07剖光钢： 0.52-0.56 钢（粗糙表面） ：0.95-0.98瓷器： 0.92表面温度环境温度发射率（又称热辐射发射率（又称热辐射率、黑度）：率、黑度）： 物体通过表面向外辐射的电磁能与同温度的黑体在相同条件下所辐射的电磁能的比值，因此也叫“比辐射率”。其值在0与1之间变化的，用来衡量物体辐射能力强弱的数值。 56 Dassault Systmes Con

24、fidential Information 辐射类型辐射类型 表面到表面表面到表面两个面之间的热辐射传热取决于： 如果相对的话取决于面的形状 面的相对方向 两个面的距离 热辐射影响因素一小部分热量离开面1到面2，完全决定于几何形状(物体2上的一小部分可见光来自物体1的表面)辐射方程中的乘数辐射率取值在0到1之间凹面可以自己辐射到自己。平面和凸面不能辐射到自己。凹面和凸面的效果是自动的。57 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 5: 主题主题, 要点要点 稳态辐射传热 对流施加于所有的外表面 灯泡、灯泡表面、玻璃罩和外部环境之间的辐射

25、 灯泡100瓦 问题描述：玻璃罩上的接触温度是多少？58 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 5: 辐射条件辐射条件在一些面上的辐射是否可以忽略（玻璃罩外表面）?灯泡外壳玻璃罩内表面玻璃罩外表面灯泡：灯泡：发射率：0.7环境温度：25外外壳内表面：壳内表面：发射率：0.1环境温度：25外壳外表面：外壳外表面：对流系数：50 W/(m2K)环境温度：315K (41 )59 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 5: 结果结果温度分布60 Dassault Systmes C

26、onfidential Information Lesson 6 热应力分析61 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 3 主题主题 2D 简化 轴对称 热算例，温度 静态算例 变形，应力 3D 结果 网格考虑62 Dassault Systmes Confidential Information 热应力热应力 ：芯片装配：芯片装配目的 温度分布情况 变形情况条件 装配体初始温度298K25，芯片产生5.26W热量，垫圈表面保持336.5K63恒温。对流系数294W/(m2K)； 各个接触表面用胶水粘接，假设热传导都是理想的，即热阻可

27、以忽略； 垫圈和底座用螺栓连接，用螺钉连接，材料合金钢，六角头直接10mm，螺杆直径6.35mm，铰制孔用螺栓，预紧力90N。63 Dassault Systmes Confidential Information 热应力热应力 ：结果：结果温度分布64 Dassault Systmes Confidential Information 热应力热应力 ： 结果结果位移von Mises 应力65 Dassault Systmes Confidential Information 热应力热应力 ： 讨论讨论 热算例和静态算例的接触条件不同，因此网格不同 垫圈和机架之间的接触条件该如何添加？ 在静

28、态算例中这个接触是否有效？66 Dassault Systmes Confidential Information 2D 简化简化平面应力平面变形轴对称67 Dassault Systmes Confidential Information 膨胀节膨胀节 轴对称轴对称3D 模型轴对称68 Dassault Systmes Confidential Information 热算例热算例 - 结果结果2D 模型3D 结果69 Dassault Systmes Confidential Information 静态算例静态算例 负载负载导入温度负载70 Dassault Systmes Confid

29、ential Information 静静态算例态算例 载荷载荷对称, 边缘位移, 压力71 Dassault Systmes Confidential Information 静态算例静态算例 热应力热应力 结果结果位移72 Dassault Systmes Confidential Information 静态算例静态算例 热应力热应力 结果结果应力减小负载或设计变更是必要的73 Dassault Systmes Confidential Information 2D 与与 3D 网格比较网格比较2D 网格25,600 个节点3D 网格1,600,000个节点74 Dassault Sys

30、tmes Confidential Information Lesson 7疲劳75 Dassault Systmes Confidential Information 为什么疲劳？为什么疲劳？ 传统设计考虑更多的是极限强度：强度设计 但是事实上满载的静态负荷是很少见的；往往变载荷较常见 设计者更应该关注“生命设计”而不是“强度设计” 如果物体经常处于载荷不断加载和卸载的变动中，即使物体所承受的应力在许可范围之内，也会突然遭受破坏，这种现象称为疲劳76 Dassault Systmes Confidential Information 疲劳的产生过程疲劳的产生过程 阶段1：材料中出现一处或多处

31、裂纹。裂纹可能出现在材料的任何位置，但通常会出现在物体表面上，因为这些地方存在更高的应力波动。裂纹的出现由很多因素引起，如材料晶体结构不完美，物体表面因为工具或装卸时被刮擦。 阶段2：由于持续加载，导致部分或所有裂纹萌生。 阶段3：设计产品的抵抗能力会不断恶化，最终发生破坏 由于设备的表面暴露在各种不同的环境中（如湿气，盐碱），通常也是应力最高的部位，这些部位也是裂纹最容易形成并开始拓展的地方。因此加固表面以及提高表面质量，可以提高疲劳寿命。疲劳的产生位置疲劳的产生位置77 Dassault Systmes Confidential Information 高、低疲劳周期高、低疲劳周期 高周疲

32、劳：交变应力的大小适中，在材料中几乎不产生或只产生很小的塑性变形。处于这种载荷下的零件，在疲劳失效前可以承受数千到几百万次的循环。通常用应力-寿命（S-N）法进行描述。 低周疲劳：交变应力具有很高的数值，并产生显著的塑性变形。由于应力水平较高，零件经过较少的周期载荷而失效。基于应变-寿命的方法适合此类问题。这需要特定程序处理，目前simulation不包括此内容78 Dassault Systmes Confidential Information S-N 曲线曲线 (应力应力-寿命曲线寿命曲线) 反复加载后失效 最大应力小于材料的屈服应力材料测试 重复的循环载荷使几个测试样品失效。S-N 曲

33、线 用不同的应力进行多次循环载荷直到失效.（每个应力点重复5-10次，取平均值）79 Dassault Systmes Confidential Information 双对数双对数：S-N曲线X轴与Y轴分别代表循环数和应力值的对数。程序将应力值45000的对数应用线性插值。循环数为103.944=8790半对数半对数：S-N曲线X轴代表循环数的对数，而Y轴代表应力大小。在应力值为45000时，程序运用线性插值并计算出循环数104=10 000线性线性：S-N曲线X轴与Y轴分别代表循环数和应力值。在应力为45000时，线性插值计算出循环数为50500S-N 曲线插值曲线插值 (应力应力-寿命曲

34、线插值寿命曲线插值)循环数循环数N1000=103100 000=105交变应力S50 000psi40 000psi80 Dassault Systmes Confidential Information 循环次数, N疲劳曲线（S-N）高周疲劳和低周疲劳高周疲劳和低周疲劳典型的 S-N 曲线是在对数坐标下表现的 分析高周疲劳 (多于100,000 次循环)81 Dassault Systmes Confidential Information 破坏累积的理论破坏累积的理论 损坏系数 当施加应力 S1时，对应曲线中的循环次数为 N1 。也就是说零件受S1的应力加载一次，损坏系数就是1/N1

35、在S1的应力水平下循环L1次的损坏系数为 L1/N1 此规则称为线性损坏规则或米勒准则（Miner） 当损坏系数达到1时，由于疲劳引起失效。82 Dassault Systmes Confidential Information 线性破坏准则线性破坏准则 米勒准则 线性破坏准则。 假设： 忽略载荷加载次序 损坏由循环应力造成，不依赖于载荷加载的先后顺序。 损坏累积比率不依赖于应力水平。 在疲劳算例的属性中，当指定疲劳加载次序没有相互作用时，适用于线性疲劳准则的一般形式。当设定随机事件的相互作用时，程序使用ASME标准，通过组合事件峰值评估损坏程度。83 Dassault Systmes Con

36、fidential Information 基本循环类型基本循环类型完全翻转（对称循环）, sm = 0, R = -1零值波动（脉动循环）, sm = sa, R = 0maxminssrminmax21sssmminmax21sssa应力比（循环特征）：平均应力：应力幅度：84 Dassault Systmes Confidential Information 平平均应力均应力负平均应力零平均应力正平均应力循环次数， logN2*106应力振幅, logSatimesm 0应力振幅, Sa0平均应力为拉力时会减少疲劳寿命。平均应力为压力时对疲劳寿命是有益的或是微不足道的。 SN曲线的大部分

37、是在平均应力的零值以下85 Dassault Systmes Confidential Information 施加载荷类型施加载荷类型等幅载荷（恒幅载荷）变幅载荷（随机载荷）86 Dassault Systmes Confidential Information 21ss生命图表：损坏图表：安全系数：应力比：的分布循环次数导致疲劳失效。疲劳事件消耗的生命总数。FOS1 (结构生命减少) (s3 被忽略)疲劳疲劳结果结果87 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 7 主题主题 200万 次热流载荷(1471 W/m2) 和 50万 次

38、压力载荷 (-0.78 MPa 3.9 MPa) 热算例（温度分布） 静态算例（不同温度下的热应力分布） 静态算例（内部压力为3.9MPa时的应力分布） 疲劳算例（两个静态算例输入）88 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 7 材料材料s-n曲线设定曲线设定 材料的S-N曲线是通过实验取点，然后拟合出来的曲线，拟合点越多，也符合实际情况。 大多数情况不可能对每种设计进行疲劳实验，因此使用手册提供的S-N曲线是最经济的。 S-N曲线插值方法1.双对数：对循环数和交变应力采用对数插值法（以10为底），用于双向数据点较少的情况。2.半对数

39、：对循环数进行对数插值，交变应力线性插值，用于应力数据较多，循环数较少且分散性较大的情况。3.线性：对循环数和交变应力都采用线性插值法。89 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 7 疲疲劳选项劳选项无交互作用无交互作用：软件假定事件发生先后顺序直接没有关联随随意交互作用意交互作用：软件考虑在不同事件中混合峰值应力。（ASME推荐，但是该选项较保守）计算交替应力的手段计算交替应力的手段：设定用于计算从 S-N 曲线中提取循环数时使用的对等交错应力的应力类型。Goodman：通常适用于脆性材料。Gerber：通常适用于塑性材料。Sode

40、rberg：通常最保守。90 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 7: 结果结果 平平均应力修正均应力修正压力容器在弯曲处失效螺栓作用区域应力奇异91 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 7: 结果结果 没有平均应力修正没有平均应力修正容易误解，错误的结果显示了压力容器是安全的 （除螺栓奇异以外）92 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 7: 结果结果 恒载荷恒载荷在这个问题上，恒载使损坏减小 这是正面作用(除

41、螺栓奇异以外)93 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 8高级疲劳分析94 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 8 主题主题 斜坡上汽车的恒速运动 变幅载荷95 Dassault Systmes Confidential Information 实验得到的S-N曲线用在现实的模型中需要考虑以下几个因素：腐蚀环境：kc表面情况：ks尺寸因素：kl负载条件：km 温度系数：kt可靠性系数：kr缺口系数：kf摩擦条件系数：kfret疲劳强度缩减系数 =kc* ks* kl* k

42、m* kt* kr* kf* kfret疲劳缩减系数疲劳缩减系数96 Dassault Systmes Confidential Information 长寿命(典型高周疲劳) 疲劳问题kc = 0.1 1（在大气中疲劳强度参考值） 修正系数修正系数 腐蚀条件腐蚀条件97 Dassault Systmes Confidential Information 由于划痕、表面的加工纹理和标记通常疲劳发生在这些表面！ks = 0.1 - 1 修正系数修正系数 表面情况表面情况98 Dassault Systmes Confidential Information 试件和理论模型的尺寸并不是完全一样的。

43、 模型尺寸的增加会使材料的气孔和砂眼增加。 有圆形截面的模型： 就像在扭曲试件时的值一样，应用材料最大应力的95%的应力来决定非圆模型的等效直径。直径小于0.3in (8mm) kl = 1直径在0.3in (8mm) 到10in (25mm) 之间kl = 0.869 *(直径英寸)-0.097(大约 0.7 0.8)修正系数修正系数 尺寸因素尺寸因素99 Dassault Systmes Confidential Information 对于不同的测试S - N 曲线是不同的。应力(ksi)103104105106107305070120循环次数, Log(N)扭转轴向弯曲9.075.0弯

44、曲,轴向,uuSS(Su 疲劳极限)修正系数修正系数 负载条件负载条件100 Dassault Systmes Confidential Information 高温降低材料的疲劳强度。修正系数修正系数 高温高温101 Dassault Systmes Confidential Information 低温增加材料的疲劳强度。注意！材料抵抗裂纹增长的阻力减小(重要：损伤容限设计方法)不建议利用此现象作为设计的依据！修正系数修正系数 载荷温度载荷温度102 Dassault Systmes Confidential Information 说明了拟合的S-N曲线中测试数据分散的原因。手册中可靠性

45、系数在0.52 1.00之间在常规设计中，要求失效的概率P小于0.01修正系数修正系数 可靠性系数可靠性系数103 Dassault Systmes Confidential Information 疲劳缺口系数 kf 取决于应力集中系数 Kt 、几何形状（圆角和缺口）和材料：1tfra11K1kr 是圆角或缺口的半径a 是材料常数8.1psi强度极限3000.001a修正系数修正系数 缺口的影响缺口的影响104 Dassault Systmes Confidential Information 两个接触部分（比如螺栓连接）的相对运动，表面的碎屑会加剧裂纹的产生 。需要经验，疲劳强度可以减小9

46、0%！细微运动足以造成磨损表面产生裂纹。修正系数修正系数 -摩擦条件系数摩擦条件系数105 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 8: 结果结果 损坏图解损坏图解106 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 8 结果结果大部分损坏不是由于最高的平均应力周期造成的（不经常发生），但是恰恰相反，是由适中的平均应力造成。107 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 9跌落测试108 Dassault Systmes Con

47、fidential Information 跌落测试分析跌落测试分析 装配体掉落到刚性体或柔性体表面上的情况 冲击载荷和重力载荷，没有其他载荷和约束是允许的 力的平衡：惯性力 + 弹性力 = 重力 + 冲击力 （忽略阻尼） 动态问题 力和位移随时间改变 确切的时间集合可以解决问题109 Dassault Systmes Confidential Information 跌落测试中的输入和结果跌落测试中的输入和结果 输入： 冲击的落差和速度 重力 方向 检测时间 冲击以后多长时间进行观察或获得解决方案？ 冲击表面的刚度 结果: 在不同时刻观察位移和应力 冲击的表面接触力110 Dassault

48、Systmes Confidential Information Lesson 9 主题主题 跌落测试分析 分析要领 分析步骤 跌落测试分析的后处理选项111 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 9: 结果结果刚性目标 Von Mises stresses112 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 9: 结果结果刚性目标 应力时间历史图表113 Dassault Systmes Confidential Information 软目标 Von Mises 应力Lesson

49、 9: 结果结果114 Dassault Systmes Confidential Information 顶点 1 合成加速度历史 软目标降低加速度峰值Lesson 9: 结果结果115 Dassault Systmes Confidential Information 弹性材料弹塑性材料Lesson 9: 结果结果116 Dassault Systmes Confidential Information Exercise 12: 夹子夹子夹子的跌落测试117 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 10优化118 Dassault

50、Systmes Confidential Information 设计优化设计优化 改变几何形状找到最优设计方案 目目标。标。 定义怎样的设计是最优设计。例如，使用材料最少。 设计变量。设计变量。 选择可以更改大小或范围的尺寸。 例如定义孔的直径可以在10到20毫米之间变化。 约束。约束。 为达到最优设计的必须条件。例如，应力不能超过某一数值，或者是固有频率在规定的范围。 在生成优化算例之前，你必须至少生成一个算例（比如静态算例、频率算例、扭曲算例或热算例），用于定义目标和约束 。119 Dassault Systmes Confidential Information 优化设计优化设计 目标

51、目标 目标定义了优化步骤的目的 最小体积或质量 不同材料的装配，最小数值的最优设计不同于最小质量的最优设计 最大扭曲载荷系数 最大最小共振频率 120 Dassault Systmes Confidential Information 优化设计优化设计 变量变量孔的直径增大了 设计变量是模型中可变大小的值。 任何尺寸可以定义为设计变量。 对于每一个设计变量，需要指定上下极限及公差。 确定这个设计变量在模型中不与其他指定的关系矛盾。121 Dassault Systmes Confidential Information 优化设计优化设计 约束约束 约束 优化设计必须满足的条件 约束适合最初的算

52、例联系在一起的 静态算例。节应力、单元应力、应变或位移 屈曲算例。首先通过屈曲载荷系数 频率算例。首先通过固有频率 热算例。温度，温度梯度，或是热流量122 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 10 主题主题 满足下面条件的基础上，找到最好的设计：n最大应力小于100 MPan最大变形小于 1mmn最小固有频超过80 Hz 设计变量：n侧板尺寸高（变化范围在50mm 到 100mm）n腿上的开口（在100mm 到 250mm）n后面板长度（在 150mm 到 375mm)123 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 10 设置设置 静态算例最大应力小于100 MPa 最大位移小于1mm 频率算例最小固有频大于80 Hz 设计变量： 侧板高(变化范围在50mm 到100mm) 腿切除尺寸 (变化范围 100mm 到 250mm) 后板长度 (变化范围 150mm 到 375mm)124 Dassault Systmes Confidential Information Lesson 10 模型定义模型定义