SolidWorks 2017机械设计完全实例教程 第3版 课件009 有 限元分析

非学无以广才，非志无以成学欢迎同学们学习“Solidworks”课程1.有限元分析的关键点3.查看有限元分析结果

2.静态有限元分析的常用工具第9章有限元分析有限元分析的关键点1.SolidWorksSimulation概论

新建有限元算例

设置零件材料

固定零部件

添加载荷

网格划分

分析并看懂分析结果SolidWorksSimulation概论

Simulation是一款基于有限元分析技术（FEA）的设计分析软件，FEA技术是将自然世界中无限的粒子，划分为有限个单元，然后进行模拟计算的技术。FEA技术不是唯一的数值分析工具，在工程领域还有有限差分法、边界元法等多种方法，但是FEA技术却是功能最为强大，也是最常使用的分析技术。如下图所示。在计算机中，同样不能将一个物体的所有因素完全考虑清楚，那将是一个永远无法完成的计算量，所以使用有限个单元模拟无限的物理量不失为一个高明的做法，虽然我们仅得到了一个近视值，但是在很多领域，那已经足够了。新建有限元算例

单击“Simulation”工具栏中的“新算例”按钮，打开“算例”选择属性管理器，设置算例类型，单击“确定”按钮，可以创建一有限元算例，如下图所示。

设置零件材料

右击“算例”树中的“零件”项，在弹出的快捷菜单中选择“应用材料到所有”菜单项（或右击“零件”项下的某个零件，在弹出的快捷菜单中选择“应用/编辑材料”菜单项），打开“材料”对话框，然后可以为所有零件或某个零件选用材料，如下图所示。

固定零部件

右键单击“算例”树中的“夹具”项，在弹出的快捷菜单中选择“固定几何体”菜单项（或其他固定工具），打开“夹具”属性管理器，选择模型的某个面、线或顶点，可为模型添加固定约束，如下图所示。

添加载荷

右键单击“算例”树中的“外部载荷”项，在弹出的快捷菜单中选择要添加的载荷（如选择“力”项），打开“力/力矩”属性管理器，然后设置力的受力位置、方向和大小等要素，即可添加外部载荷，如下图所示。

网格划分

右键单击“算例”树中的“网格”项，在弹出的快捷菜单中选择“生成网格”菜单项，打开“网格”属性管理器，设置合适的网格精度或保持系统默认设置，单击“确定”按钮，可以为模型划分网格，如下图所示。

分析并看懂分析结果

右键单击“算例”树顶部的“算例X”项，在弹出的快捷菜单中选择“运行”菜单项，可以对仿真模型进行有限元计算，完成有限元计算，系统将默认显示有限元“应力”的图解结果，如下图所示。

在有限元分析图解结果中，右侧的颜色条与模型上的颜色紧密对应，在“应力”图解中，默认使用红色表示当面实体上所受到的最大应力，使用蓝色表示所受到的较少应力，根据颜色条上的值可以读出应力大小。静态有限元分析的常用工具

2.装配体中的常用连结关系常用夹具

常用外部载荷

细分网格装配体中的常用连结关系

当创建一个“装配体”的有限元算例时，在算例树中会出现一个名称为“连结”的文件夹，右击这个文件夹，选择弹出菜单中的菜单项，可以指定装配体中零部件之间的连接关系，如下图所示。

各连接关系的意义，详见书中详细讲解。

常用夹具

右键单击“算例”树中的“夹具”项，在弹出的快捷菜单中可以选择工具定义模型的固定约束，如下图所示。

常用夹具

固定几何体：令所选择的面、线或点的位置完全固定，即包括位移和旋转的6个自由度完全固定，不可移动、不可旋转。

各约束的作用为：

滚柱/滑杆：定义某面只能在原始面的方向移动，但不能在垂直于其原始面的方向移动。。固定铰链：定义类似合页的固定轴。固定铰链与销钉的不同之处在于，定义了固定铰链轴面的位置处于夹具的锁紧位置，不可移动。弹性支撑：定义某面受到的弹性支撑力。弹性支撑无需选择对应面，而只是当零件所选面处发生位移或变形的一个支撑，可用于模拟弹性基座。轴承夹具：在所选圆柱面处模仿轴承面，仿佛有一个潜在的固定轴承将所选的圆柱面进行了固定。可模仿球面自位轴承接头。接地螺栓：定义圆孔到基准面间的螺栓连接关系。定义螺栓的边线必须位于目标基准面（可被看作“虚拟壁”），否则无法使用此夹具。高级夹具：可限制零件在某平面、球面或圆柱面上等的移动。右键单击“算例”树中的“外部载荷”项，在弹出的快捷菜单中可以选择某时间点处零件受到的载荷，如下图所示。常用外部载荷

各载荷的意义，详见书中的详细讲解。

右键单击“算例”树中的“网格”项，在弹出的快捷菜单中选择相应的菜单项，可以设置零件的网格密度，或控制网格的显示等，如下图所示。细分网格

这里仅解释细分网格中的一项——“应用网格控制”。此项，可根据需要为模型中的不同区域指定不同的网格大小，局部细化的网格有利于对受关注处受力情况的分析，而又不会对整个分析时间造成太大的影响，如下图所示。细分网格

细分查看有限元分析结果3.观看动画图表选项设计洞察列举分析结果和定义图解设定显示效果截面剪裁和ISO剪裁单独位置探测观看动画

在模型分析完毕后，右键单击“算例”树中“结果”项下的任意一子项（此子项应处于显示状态），在弹出的快捷菜单中选择“动画”菜单项，可查看零件受力变形后的动画，如下图所示。图表选项

在模型分析完毕后，右键单击“算例”树中“结果”项下的任意一子项（此子项应处于显示状态），选择“图表选项”菜单项，打开“图表选项”属性管理器，在其中可设置在当前图解界面上要显示的图解信息，如下图所示。

设计洞察

单击“CommandManager”工具栏“Simulation”标签栏下的“设计洞察”按钮，可查看当前视图的设计洞察效果。“设计洞察”用于突出显示零件中受力的分布状况，实体为主要受力区域，半透明的部分受力较少，在生产时可以考虑较少用料。如下图所示。

列举分析结果和定义图解

在模型分析完毕后，右键单击“算例”树中“结果”项，选择“列举应力、位移、应变”菜单项，打开“列举结果”属性管理器，选择要列表显示的项（如“应力”），单击“确定”按钮，可以列表的形式显示模型中各节的受力状况，如下图所示。设定显示效果

在模型分析完毕后，右键单击“算例”树中“结果”项下的任意一子项（此子项应处于显示状态），选择“设定”菜单项，打开“设定”属性管理器，在其中可设置模型图解的显示效果，如下图所示。

截面剪裁和ISO剪裁

在模型分析完毕后，右键单击“算例”树中“结果”项下的任意一子项（此子项应处于显示状态），选择“截面剪裁”菜单项，可通过剪裁查看模型内部