SolidWorks Simulation响应谱分析简介
SolidWorks Simulation 應力分析使用教程说明书
工程設計與技術系列使用 SolidWorks Simulation 執行應力分析的簡介學員指南Dassault Systèmes SolidWorks Corporation 300 Baker AvenueConcord, Massachusetts 01742 USA電話：+1-800-693-9000在美國境外請電：+1-978-371-5011傳真：+1-978-371-7303電子郵件：*******************網站：/education© 1995-2010, Dassault Systèmes SolidWorks Corporation,a Dassault Systèmes S.A. company, 300 Baker Avenue, Concord, Mass. 01742 USA。
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專利聲明SolidWorks® 3D 機械mechanical CAD 軟體受美國專利5,815,154; 6,219,049; 6,219,055; 6,611,725; 6,844,877; 6,898,560; 6,906,712; 7,079,990; 7,477,262; 7,558,705; 7,571,079; 7,590,497; 7,643,027; 7,672,822; 7,688,318; 7,694,238; 7,853,940; 及外國專利（如 EP 1,116,190 及 JP 3,517,643）保護。
simulation有限元分析概述与分析流程介绍
SolidWorks Simulation概述
SolidWorks Simulaton 是一款基于有限元（即FEA数值）技术的设计分析软件，是SRAC开发的工 程分析软件产品之一。具体功能如下： ① 静力学分析--算例零件在只受静力情况下，零组件的应力、应变分布。 ② 固有频率和模态分析--确定零件或装配体的造型与其固有频率的关系，分析结构件在工 作频率下，是否会产生共振,帮助设计合适的零件避开激振频率。 ③ 热应力分析--在存在温度梯度情况下，零件的热应力分布情况，以及算例热量在零件和 装配体中的传播。 ④ 失稳分析--当压应力没有超过材料的屈服强度时，薄壁结构件发生的失稳情况。 ⑤ 疲劳分析--预测疲劳对产品全生命周期的影响，确定可能发生疲劳破坏的区域。 ⑥ 非线性分析--用于分析橡胶类或者塑料类的零件或装配体的行为，还用于分析金属结构 在达到屈服强度后的力学行为。也可用于考虑大扭转和大变形，如：突然失稳。 ⑦ 间隙/接触分析--在特定载荷下，两个或更多运动零件相互作用。例如在传动链或其他机 械系统中接触间隙未知的情况下分析应力和载荷传递。 ⑧ 优化--在保持满足其他性能判据（如应力失效）的前提下，自动定义最小体积设计。
第9章 混合网格——壳体和实体
第10章 混合网格——实体、梁和壳 第11章 设计情形 第12章 热应力分析 第13章 自适应网格 第14章 大位移分析
主要内容
SolidWorks Simulation概述 什么是有限元分析（FEA） 有限元分析术语 有限元分析步骤 Simulation静态分析的使用限制 Simulation实例演示
Simulation 发展历程
/SOLIDWORKS © Dassault Systè mes | 机密信息 | 2/15/2019 | 参考： 3DS_Document_2012
SolidWorks_Simulation三维分析
须设置网格参数，直接生成横梁单元网格。右击 【网格】图标并选择【生成网格】，单击【确 定】。
7、运行算例
8、分析结果 （1）最高轴向和折弯应力：即最顶部/底部纤维处轴应力与折弯应力的和所形成 的最糟情形应力。从应力图中可看出，最大应力出现在集中力作用的截面，大小 为81.487Mpa，计算值为81.49Mpa，相对误差为0.004%。
四、练习
有一外伸梁受力如图所示，横截面为100×150mm的矩形，作出其弯矩图和剪力图。
受力图
力矩图 弯矩图
谢谢
B、右击【夹具】选择【固定几何体】， 在轴上选择右边【接榫】,选择【使用参考 几何体】，选择轴的端面为参考面，选中 沿基准面方向1和2，确保其值0，即限制 沿基准面方向1和2的自由度，保留轴向自 由度。
5、施加载荷 右击【外部载荷】并选择【力】，选择轴上
的【点1】，选择上视面作为参考方向，在力选 项下激活【垂直于基准面】，并输入3000N，选 中【反向】使力指向实体。
2)通过减少产品开发周期次数来缩短产品上市时间；
3)快速测试许多概念和情形，然后做出最终决定。
4) 根据得出的安全系数与实际情况，可调整材料牌号或减少零件材料，以 达到降低成本。
这样，我们就有更多的时间考虑新的设计，从而快速改进产品，减少 研发费用，降低产品成本。
三、SolidWorks Simulation 工程实例分析
-------轴的受力分析
1、手工计算 2、Simulation软件分析计算
轴的受力分析
有一根轴，直径D=50mm,支撑跨距L=1500mm, 受力3000N 如下图，材料 为45钢，弹性模量E=206GPa，屈服点σs=355MPa，泊松比0.27，密度 7890Kg/m3。
solidworks_simulation功能特点_概述及解释说明
solidworks simulation功能特点概述及解释说明1. 引言1.1 概述Solidworks Simulation是一款强大的虚拟仿真软件，它能够在设计过程中提供准确、可靠的分析结果，实现产品性能优化和缩短开发周期的目标。
它基于有限元分析（FEA）的原理，通过对物体结构、热传导和动力学等方面进行模拟和分析，帮助工程师评估和改进产品设计。
1.2 文章结构本文将围绕Solidworks Simulation的功能特点展开讨论。
首先介绍其功能概述，包括其主要功能和应用范围；接着详细介绍其界面与操作，以帮助读者快速上手使用该软件；然后探讨不同类型的分析和工具，并解释其原理和应用；之后给出几个具体案例进行说明，并说明在实际应用中如何利用Solidworks Simulation 解决各类问题；最后总结该软件的功能特点和优势，并展望未来发展方向及应用领域扩展。
1.3 目的本篇文章旨在全面介绍Solidworks Simulation的功能特点及其解释说明。
通过阐述不同类型分析（如静力学、热传导和动力学）以及相应的工具，读者可以更好地了解该软件能够在不同领域中的应用。
我们希望通过本文的阐述，读者能够对Solidworks Simulation有一个清晰的认识，并为其在设计和工程实践中的应用提供参考。
2. Solidworks Simulation 功能特点：2.1 功能概述:Solidworks Simulation是一种基于CAD软件Solidworks平台上的有限元分析工具，提供了广泛的仿真功能，可用于结构、流体力学和热传导等领域的分析。
该功能强大且易于使用，旨在帮助工程师在设计过程中更好地评估产品性能，并优化设计。
2.2 界面与操作:Solidworks Simulation具有直观的用户界面，可以轻松导航和访问各种仿真功能。
用户可以通过几个简单的步骤设置和运行仿真分析，并查看结果以进行后续分析和优化。
Simulation分析
solutionsSolidWorks Flow SimulationSolidWorks Flow Simulation 是一款强大的计算流体力学 (CFD) 工具。
在那些液流、热传递和流体力间的交互作用决定设计成败的设计中，您可以使用该工具快速轻松地模拟这三种因素。
使用范围广泛的物理模型和功能：• 分析零部件内部的流动或零部件外部的流动，或者综合分析内部流动和外部流动。
• 结合流体分析和热分析，同时包括自然对流和强制对流、传导和辐射。
• 让 SolidWorks Flow Simulation 确定最佳尺寸或满足力、压差或速度等目标的入口和出口条件。
• 包含孔隙、气穴和湿度等复杂效果。
• 解决涉及非牛顿流体（例如，血液和塑料）的流动问题。
• 使用旋转坐标系模拟叶轮的旋转并研究流体在叶轮中如何流动。
充分利用现实操作条件的无限组合：• 应用入口速度、压力、质量流速或体积流速和风扇。
如果涉及多种流体，还可以应用质量比或体积比。
• 通过应用平面热源或体积热源、指定自然对流或强制对流或加入太阳辐射，模拟温度变化。
• 使用散热器模拟程序研究散热器对电子元件的影响。
• 跟踪流体中悬浮颗粒的行为。
• 应用随时间和坐标变化的边界条件和热源。
使用强大而且直观的结果可视化工具，获取有价值的分析信息：• 使用剖面图解研究结果数值的分布情况，包括速度、压力、漩涡、温度和质量比。
• 使用点参数工具测量任何位置的结果。
• 按照任何 SolidWorks 草图绘制不同的结果。
• 列出结果并自动将数据导出到 Microsoft ® Excel 。
• 使用动态显示条纹、3D 箭头、管道或球面，以分析模型内部或周围的流动轨迹。
SolidWorks ® Flow Simulation 为您模拟 SolidWorks 设计内部和外部的液流和热状态提供了无可比拟的便利性。
模拟多物理场的电子设计，以进行液流分析和热分析。
18 solidworks CSWA 高级建模和分析
Ａ、否
Ｂ、是
2011
11
对于物体来说，这种约束把所有平移自由度都设置为零。对于壳 和梁，平移和旋转自由度均设置为零。对于桁架连接点，设置平移自 由度为零 。使用这种约束，不需要几何参考体。 10 力
2
北京师范大学珠海分校
工程技术学院
源于与另一物体的相互作用，而在一个物体上产生的推拉效果。 只要有两个物体间的相互作用，力就在每个物体上产生。相互作用停 止，两个物体不再承受力。力只能作为相互作用的结果存在。例如， 如果选择了 3 个面并指定了 50lb 的力，SimulationＸpress 一共施加 150lb 的力（每个面上为 50lb）。 11 线性静态分析
定义为温度每变化１摄氏度所引起的单位长度的改变（即每变化 １摄氏度所引起的法向应变的变化）。 ３ 蠕变
描述固体材料在应力的工作下慢慢移动或者逐渐变形的趋势，作 为长期承受低水平应力的结果出现。该应力低于材料的屈服应力或极 限应力。长期受热并且接近熔点的材料蠕变更为严重。 4 自由度
一组用来完全确定物体或系统平移或变形方位的独立平移量和
在材料学中，材料强度是材料抵抗外力的能力。 14 莫尔－库伦准则
莫尔－库伦准则基于莫尔－库伦理论，也称为内部摩擦理论。这 一准则用于具有不同拉压特性的脆性材料。脆性材料没有一定的屈服 点，不建议在这个准则中使用屈服强度定义应力极限。 15 正交各向异性材料
如果机械或者热的特性在 3 个相互垂直的方向上是特有的和独 立的，那么材料是正交各向异性的。正交各向异性材料如木材、一些 晶体、轧制金属等。例如，木材上某个点的机械特性在轴向、径向和 切向来描述，轴向是平行于纹理（纤维）的方向，径向是垂直于年轮 的方向，切向是相切于年轮的方向。 16 泊松比
SolidWorks_Simulation分析
图 8 建立基准面 图 9 插件面板 图 10 新建算例
图 11 选择分析类型
图 12 打开算例后的命令面板 注：实际分析时请按实际的轴承用钢进行，分析方法 不变。 (5)添加约束。 1)单击“夹具”按钮 下方的小三角，并单击下级菜 单中的“固定几何 体”按钮，此时在左侧的特征树中出现 对话框。在图形区域单击外圈的外圆 柱(见图 16)，“面<1>@外圈-1”出现在“夹具的面、边线、顶点”框 内， 并单击“确定”按钮 ，如图 17 所示。
图 9 打开算例后的命令面板 3)单击“应用材料”按钮 ，出现“材料”对话框，如图 10 所示。在对话框中选中“自库 文件”，并在右侧的下拉菜单中选中“solidworks materials”项，然后再单击“钢”左边的加号 并在展开的材料中选择“合金钢”。合金钢的机械属性出现在对话框右侧的“属性”标签中， 如图 11 所示。然后单击“确定”按钮完成材料的指定。
图 25 评估设计的安全性 6.生成算例报告 1)在命令管理器中单击”报表”按钮 ，如图 26 所示。
图 26 报表按钮 2)在弹出的“报表选项”对话框中，如图 27 所示，在“包括的部分”中选取“接头定义”， 然后单击 按钮将此项移动到“可用部分”中，这意味着此项将不包括在报告中，同理， 可将不想出现在报告中的项目作相同动作。同样的，可以选中“可用部分”中的任意一项进 行下一步设置，如选中“封面”项，则在“部分属性”中可进行评论、徵标、作者和公司等的 设置;另外还可在对话框上方的“报表样式”中指定报表的样式，以及在下方的“文档设置”中 指定报表的名称、格式及保存路径。设置完成后单击“出版”按钮完成零件的分析过程。
图 10 材料编辑器
图 11 选择合金钢材料 4)单击“夹具”按钮 下方的小三角，并单击下级菜单中的“固定几何体”按钮，此时在 左侧的特征树中出现对话框。在图形区域单击凸台的端面(见图 12)，面<1>出现在“夹具的 面、边线、顶点” 框内 ，并单击“确定”按钮 ，如图 13 所示。此时在 Simulation 算例 树的夹具文件夹中生成一个名为“夹具-1”的图标，如图 14 所示。
SOLIDWORKSSimulation功能中有限元分析的介绍与学习
SOLIDWORKS Simulation功能中有限元分析的介绍与学习SOLIDWORKS Simulation 功能在设计时快速轻松地使用高级仿真技术来优化性能南京东岱软件有限公司的产品中具有易于使用的 CAD 嵌入式分析功能的 SOLIDWORKS Simulation 软件工具和解决方案，使所有设计师和工程师能够模拟和分析设计性能。
在设计时，可以快速轻松地利用高级仿真技术来优化性能，以减少对成本高昂的样机的需求、消除返工和延迟，以及节省时间和开发成本。
下面就以有限元分析这一功能为例来介绍其强大的功能及易于操作的优点。
有限元分析 (FEA) 概述SOLIDWORKS Simulation 使用有限元方法的位移公式在内部和外部载荷下计算零部件的位移、应变和应力。
通过使用四面体单元 (3D)、三角形单元 (2D) 和横梁单元来离散被分析的几何体，并通过直接稀疏求解器或迭代求解器对其进行解算。
SOLIDWORKS Simulation 还提供了针对平面应力、平面应变、拉伸和轴对称选项的 2D 简化假设。
有限元的分析功能的优点及功能使用快速求解、与 CAD 集成的 SOLIDWORKS Simulation 可助您有效优化和验证每个设计步骤，从而确保较高的质量、性能和安全性。
南京东岱软件SOLIDWORKS Simulation 解决方案和功能与 SOLIDWORKS CAD 紧密集成，可供您在设计过程中方便使用——这将减少对成本高昂的样机的需求，消除返工和延迟，同时节省时间和开发成本。
对于壳体网格划分，SOLIDWORKS Simulation 提供了一个称作Shell Manager 的效率工具来管理零件或装配体文档的多壳体定义。
它将工作流程改进为根据类型、厚度或材料来组织壳体，并允许更好地可视化和验证壳体属性。
通过与 SOLIDWORKS 3D CAD 集成，使用 SOLIDWORKS Simulation 的有限元分析可在网格划分过程中获知准确的几何体。
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SolidWorks Simulation响应谱分析简介
在Solidworks Simulation Premium 2011中，添加了一个线性动力分析模块——“响应波谱分析”。
插图一
响应谱分析又名冲击谱分析，是一种近似的方法用于预测受到基础激励（强迫振动）的结构峰值响应的分析方法。
取代耗时的时间域瞬态分析，可以采用响应谱分析快速地近似分析结构的峰值响应（如动应力等）。
响应谱分析可以作为一种设计工具。
它用于计算结构对多频信息瞬态激励的响应，这些激励可能来源于地震、飞行噪声/飞行过程、导弹发射等，频谱是载荷时间历程在频率域上的表示法，您可以使用响应波谱分析而非时间历史分析，来估测结构对随机载荷或与时间有关的载荷环境（例如地震、风载荷、海浪载荷、喷气发动机推力或火箭发动机振动）的响应。
响应谱分析可以被应用多种领域，如航空电子设备 (飞行器 / 导弹)、航天飞机零件、飞行器部件及任何受到地震或其他不稳定载荷的结构或部件。
下面就来看下，在Solidworks Simulation中是如何进行响应谱分析的。
首先，建立新的自命，选择线性动力类型，并从子类型中选择响应波谱分析。
插图二
在响应波谱分析中，模态分析结果作为已知波谱用来计算模型中的位移和应力。
因此在，响应波谱分析算例属性中需设定要包含的模态分析频率数或相关参数。
插图三
在响应波谱选项中可以选择模式组合方法：
插图四
不同的组合方法会对结果有所影响，其中绝对值和方法结果最为保守。
之后按照Simulation常规方法赋予零件材料参数及交互关系（注意，线性动力分析中，只可使用结合与允许贯通两种接触选项），并对结构给予合理约束，本例中是对电路板相应固定点添加固定约束。
插图五
响应波谱分析的载荷可以为统一基准激发或选定的基准激发，类型则有位移、速度、加速度三类，这里选择统一基准激发，并选择加速度，并使用如下参数：
插图六
之后便可以根据情况划分网格并进行计算。
插图七
分析完成后便可查看相关结果如应力、位移、速度、加速度等，其结果会根据所选组合方法不同而有所差异（如图）。
插图八
响应波谱分析注意事项：
1、提取足够的模态以包含频谱的频率范围。
2、材料相关的阻尼必须在此时定义（如果有必要）。
3、载荷和边界条件：对于基础激励，一定要约束适当的自由。