SOLIDWORKS Simulation基础教程（2018版）

 序

前言

本书使用说明

绪论有限元简介1

0.1SOLIDWORKS Simulation概述1

0.2有限元分析概述1

0.3建立数学模型2

0.4建立有限元模型3

0.5求解有限元模型3

0.6结果分析4

0.7FEA中的误差4

0.8有限单元4

0.8.1SOLIDWORKS Simulation中的单元类型4

0.8.2在实体和壳单元中选择7

0.8.3实体及壳单元中的草稿品质与高品质7

0.9自由度7

0.10FEA计算7

0.11FEA结果解释 8

0.12测量单位9

0.13SOLIDWORKS Simulation的使用限制9

0.14总结10

1章分析流程11

1.1模型分析的关键步骤11

1.2实例分析：平板的应力分析11

1.3项目描述11

1.4SOLIDWORKS Simulation的界面12

1.5SOLIDWORKS Simulation选项14

1.6预处理16

1.6.1新建算例16

1.6.2约束18

1.6.3外部载荷19

1.6.4符号的大小及颜色21

1.6.5预处理总结21

1.7划分网格22

1.7.1标准网格23

1.7.2基于曲率的网格23

1.7.3基于混合曲率的网格23

1.7.4网格密度23

1.7.5网格大小23

1.7.6圆中小单元数23

1.7.7比率23

1.7.8网格质量25

1.8后处理26

1.8.1结果图解26

1.8.2编辑图解26

1.8.3波节应力与单元应力27

1.8.4显示向量图解选项27

1.8.5修改结果图解28

1.8.6其他图解29

1.9多个算例35

1.9.1创建新的算例35

1.9.2复制参数35

1.9.3检查收敛与精度37

1.9.4结果总结38

1.9.5与解析解比较38

1.10报告39

1.11总结40

1.12提问40

练习1-1支架41

练习1-2压缩弹簧刚度47

练习1-3容器把手49

2章网格控制、应力集中与边界条件51

2.1网格控制51

2.2实例分析：L形支架51

2.3不带圆角的支架分析52

2.3.1运行所有算例53

2.3.2局部网格精细化分析54

2.3.3网格控制54

2.3.4结果比较57

2.3.5应力奇异性58

2.3.6应力峰值点58

2.4带圆角的支架分析59

2.4.1压缩配置59

2.4.2自动过渡60

2.5实例分析：焊接支架64

2.6理解边界条件的影响64

2.7总结65

2.8提问65

练习2-1C形支架66

练习2-2骨形扳手71

3章带接触的装配体分析75

3.1接触缝隙分析75

3.2实例分析：虎钳75

3.3使用全局接触的虎钳分析76

3.3.1零部件接触77

3.3.2观察装配体结果80

3.3.3手柄接触81

3.3.4所需的力82

3.4使用局部接触的虎钳分析82

3.4.1局部接触82

3.4.2局部接触类型83

3.4.3无穿透局部接触条件84

3.4.4接触应力87

3.5总结87

3.6提问87

练习3-1双环装配体88

4章对称和自平衡装配体93

4.1冷缩配合零件93

4.2实例分析：冷缩配合93

4.2.1项目描述93

4.2.2对称93

4.2.3关键步骤93

4.2.4特征消隐94

4.2.5刚体模式95

4.2.6冷缩配合接触条件96

4.2.7在局部坐标系中图解显示结果97

4.2.8定义圆柱坐标系97

4.2.9保存所有图解100

4.2.10“什么错”特征101

4.3带软弹簧的分析101

4.3.1软弹簧101

4.3.2惯性释放101

4.4总结102

5章带接头的装配体分析及网格细化103

5.1连接零部件103

5.2接头103

5.3实例分析：万向节104

5.4项目描述105

5.5一部分：使用草稿品质的粗糙网格进行分析105

5.5.1远程载荷106

5.5.2螺栓的紧密配合109

5.5.3螺栓预载109

5.5.4局部相触面组112

5.5.5旋转和轴向刚度115

5.6二部分：使用高品质网格分析119

5.6.1在薄壁特征上需要的实体单元数量120

5.6.2高宽比例图解120

5.6.3雅可比122

5.7总结126

练习5-1链扣(一部分)126

练习5-2链扣(二部分)136

练习5-3升降架装配体138

练习5-4带有基座的分析(选做)144

练习5-5点焊——实体网格144

练习5-6螺栓接头149

6章兼容/不兼容网格153

6.1兼容/不兼容网格划分：接合接触153

6.2实例分析：转子153

6.2.1项目描述153

6.2.2兼容网格153

6.2.3不兼容网格156

6.2.4不兼容接合选项157

6.2.5周期性对称160

6.2.6讨论161

6.3总结162

练习手钳162

7章薄件分析172

7.1薄件172

7.2实例分析:带轮172

7.3一部分：采用实体单元划分网格173

7.4二部分：细化实体网格175

7.5实体与壳单元的比较176

7.6三部分：壳单元——中面曲面177

7.6.1细壳与粗壳的比较178

7.6.2壳网格颜色179

7.6.3更改网格方向180

7.6.4壳单元对齐180

7.6.5自动重新对齐壳曲面181

7.6.6应用对称约束183

7.6.7变形结果186

7.7结果比较187

7.8实例分析：搁栅吊件187

7.9总结192

7.10提问193

练习7-1支架193

练习7-2使用外侧/内侧表面的壳网格197

练习7-3边焊缝接头200

练习7-4容器把手焊缝205

8章混合网格——壳体和实体207

8.1混合网格207

8.1.1接合壳体和实体网格208

8.1.2混合网格支持的分析类型208

8.2实例分析：压力容器208

8.2.1项目描述208

8.2.2分析装配体208

8.2.3模型准备209

8.2.4材料211

8.2.5体积模量和切变模量213

8.2.6连接有间隙实体213

8.2.7失败诊断216

8.2.8小特征网格划分216

8.3总结220

8.4提问220

练习混合网格分析220

9章梁单元——传送架分析226

9.1项目描述226

9.1.1单元选择226

9.1.2梁单元226

9.1.3连接及断开的接点228

9.1.4横梁接点位置229

9.1.5横梁接点类型229

9.1.6渲染横梁轮廓231

9.1.7横截面的一方向及二方向232

9.1.8弯矩和剪力图表234

9.2总结237

9.3提问237

10章混合网格——实体、梁和壳单元238

10.1混合划分网格238

10.2实例分析：颗粒分离器238

10.2.1项目描述238

10.2.2关键步骤238

练习10-1柜子247

练习10-2框架结构刚度253

11章设计情形254

11.1设计算例254

11.2实例分析：悬架设计254

11.2.1项目描述254

11.2.2关键步骤254

11.3一部分：多载荷情形255

11.3.1多个设计算例255

11.3.2设计情形结果259

11.4二部分：几何修改262

11.5总结266

练习矩形平台266

12章热应力分析271

12.1热应力分析简述271

12.2实例分析：双层金属带271

12.2.1项目描述271

12.2.2材料属性272

12.2.3输入温度276

12.2.4平均应力277

12.2.5提问282

12.3在局部坐标系中检查结果(选做)282

12.4保存变形后的模型283

12.5总结283

13章自适应网格284

13.1自适应网格概述284

13.2实例分析：悬臂支架284

13.2.1项目描述284

13.2.2几何体准备285

13.3h-自适应算例287

13.3.1h-自适应选项288

13.3.2h-自适应图解290

13.3.3收敛图表290

13.3.4回顾h-自适应求解290

13.3.5应变能误差并非应力误差291

13.4p-自适应算例292

13.4.1p-自适应求解方法292

13.4.2h-单元与p-单元的概念293

13.4.3方法比较295

13.5h-单元与p-单元总结295

13.6总结296

14章大位移分析297

14.1小位移与大位移分析的比较297

14.2实例分析：夹钳297

14.3一部分：小位移线性分析298

14.3.1结果讨论299

14.3.2小位移及大位移分析中的接触结果299

14.4二部分：大位移非线性分析299

14.4.1变形301

14.4.2SOLIDWORKS Simulation Premium301

14.5总结301

14.6提问302

附录303

附录A网格划分与解算器303

附录B用户帮助313