SolidWorks Simulation 线性静强度
Solidworkssimulation之静力学分析教程
Solidworkssimulation之静⼒学分析教程随着设计⽅法的不断升级，有限元分析渐渐开始流⾏，特别是设计菜鸟，对材料强度、应⼒集中等问题不明朗时，是⼀个很好的辅助⼯具。
当然结合设计⽼鸟的经验，效果更佳！主流的有限元分析软件有很多，如ANSNS、ABAQUS、Hypermesh等等。
但若要使⽤上述软件进⾏，除了软件价格昂贵以外，学习的过程也⽐较复杂。
现在的好处是，主流的CAD软件基本都集成了⼀些简单的有限元分析。
接下来我以Solidowrks软件为例，简要叙述下如何进⾏受⼒分析。
有限元分析通常包含有3个基本步骤：1、前处理；2、求解；3、后处理。
其中前处理包括：模型处理、定义分析类型、添加材料属性、施加载荷、⽹格划分。
后处理主要是对结果进⾏分析，获取你需要的数据。
流程如下图所⽰。
有限元分析流程如下图所⽰托架，材质为合⾦钢，固定两孔位，施加1000PSI压⼒。
托架设置材料为合⾦钢，具体操作如下图所⽰。
编辑材料然后选择simulation选型，点选菜算例顾问，⽣产新算例，最后选择静⼒学分析选型。
选择静⼒学分析接下来，在屏幕右侧会出现下⾯列表。
前处理材料我们在分析之前已经定义完成。
固定两个孔位，右击夹具选项，选择“固定⼏何体”；施加载荷，右击外部载荷选项，选择“压⼒”，并输⼊压⼒值，确认施⼒⽅向。
最后进⾏⽹格划分，右击⽹格选项，选择⽣成⽹格，根据计算机计算能⼒强弱和计算精确度，选择合适的⽹格。
最后点击运算此算例。
运算这样，我们就完成了托架的静⼒学分析，在结果选项中我们可以清晰的看到托架的形变量、应⼒情况等。
最⼤应⼒最⼤变形量查看上⾯两张图，可以得到哪个地⽅收的应⼒最⼤，⼤⼩为多少。
哪个地⽅形变量最⼤，位移多少。
给我们设计提供参考依据。
以上个⼈愚见，请见谅。
有疑问之处，可私信。
Solidworks Simulation 静应力分析
有限元常用的术语
Simulation静应力分析的一般流程
进行分析所需的步骤取决于算例类型。常见的算例运行步骤： •创建算例并定义其分析类型和选项。 •定义算例参数。参数可以是模型尺寸、材料属性、力值或任何其它输入。 •定义材料属性。如果在 CAD 系统中定义了材料属性，则不需要执行这一步。疲劳算例 和优化算例使用参考的算例来获得材料定义。
可以通过三种方法定义材料属性： •使用在 CAD 系统中分配给零件的材料。 •从默认的材料库或任何用户定义的材料库中挑选材料。 •手工指定所需属性的值。
材料属性的认识
简化模型
特征消隐
简化装配体以进行仿真 在适用的情况下，可以通过几种方式简化复杂的装配体以获得仿真结果。当处理装配体或多实体时，如果计算资源不允许对精确的模型 进行仿真，则可考虑下列简化选项。 请记住，通过计入装配体中的所有实体并使用优化的网格大小，可获得最精确的结果。仅在确信简化不会对您所研究的问题产生重大影 响的情况下，才能简化装配体。
载荷和所引起的反应之间的关系是线性的。例如，如果将载荷加倍，模型的 反应（位移、应变及应力）也将加倍。如果以下条件成立，您可以作线性假 设：
应力和应变的认识
物体中的内力从一点到另一点将有所不同。在任何较小的内部平面区域上， 区域一侧的那部分物体会对另一侧的部分施加载荷。应力表示这些内力的强 度（每单位面积的力）。
在计算机上模拟模型的测试过程来代替昂贵的现场测试，从而降低费用。 通过减少产品开发周期数量来缩短产品上市时间。 快速测试许多概念和情形，然后做出最终决定，这样，您就有更多的时间考虑新的 设计，从而快速改进产品。
分析的概念
软件采用了有限元方法 (FEM)。FEM 是一种用于分析工程设计的数字方法。FEM 由于其通用性和适合使用计算 机来实现，因此已被公认为标准的分析方法。FEM 将模型划分为许多称作单元的简单小块形状，从而有效地用许 多需要同时解决的小问题来替代一个复杂问题。
solidworks静力仿真案例
solidworks静力仿真案例Solidworks静力仿真是一种基于计算机辅助设计和仿真技术的工具，可以帮助工程师在设计过程中进行力学性能分析和优化。
它可以模拟各种不同工况下的力学行为，提供准确的应力和变形分析结果，为产品设计和制造提供指导，并减少实际测试和制造中的错误。
下面将介绍一个实际应用Solidworks静力仿真的案例。
假设我们需要设计并测试一个用于支撑重物的支架结构。
首先，我们需要通过Solidworks进行3D建模。
在建模过程中，我们需要准确地定义所有的尺寸和材料属性。
在这个案例中，支架的材料为钢。
我们还需要为结构施加一个重力荷载，以模拟实际使用中的重物。
接下来，我们将对支架结构进行静力仿真分析。
在Solidworks中，静力仿真分析主要包括以下步骤：1.配置分析类型：选择静力仿真，并设置荷载、边界条件和材料属性。
2.网格生成：对建模进行网格划分，以确保仿真结果的准确性和精度。
3.设置约束：在模型中设置约束条件，以固定不需要移动的部分。
4.设置负载：在模型中设置受力部分，并定义荷载类型和大小。
5.运行仿真：执行静力仿真分析，并等待仿真结果生成。
6.结果分析：分析仿真结果，查看应力、变形和位移等结果。
通过Solidworks静力仿真分析，我们可以获得支架结构在受力情况下的应力和变形分布情况。
根据实际需求，我们可以进一步优化设计，改变结构参数或材料属性，以提高结构的强度和稳定性。
例如，在这个案例中，我们可以通过分析支架结构的应力分布情况，判断是否存在潜在的弱点或高应力区域，并对结构进行优化。
我们可以调整横梁和斜撑的尺寸，或者选择更优质的材料，以提高结构的强度和稳定性。
除了静力分析外，Solidworks还可以进行其他类型的仿真分析，如动力分析、热分析和流体分析等，以满足不同的设计需求。
总结来说，Solidworks静力仿真是一种强大的工程工具，可以在产品设计和制造过程中提供准确的力学性能分析和优化。
solidworks仿真simulation实例.
一、范例名：(Lifter升降机构)1 设计要求：（1）输入转速1500rpm。
（2）额定提升载荷2000N。
2 分析零件该升降装置中，蜗杆、蜗轮是传动装置，本体零件是主要的承载部分。
因此，这里对本体零件进行静力分析。
3 分析目的验证本体零件在给定的载荷下静强度是否满足要求。
4 分析结果按书中尺寸建立模型，零件体积为68.7cm3。
材料选用可锻铸铁，极限应力275.7MPa。
根据零件的工作情况，对该零件进行静力分析，结果如图1-9 所示。
模型的最大von Mises 为62.1MPa,零件的安全系数约为4.4。
图1-9 本体零件应力云图5 零件改进由零件的应力云图可以看出，零件上的最大应力为62.1MPa，零件上应力小的部分比较多，同时考虑零件的结构，如钻螺纹孔，可以对这些部位减小尺寸，从而减轻零件的质量。
除了减小了零件的厚度外，还更改了模型上加强筋结构的尺寸和结构。
改进后零件的体积为60cm3对改进后的模型运行静力分析，结果如图1-10 所示：最大von Mises 为120.5MPa，安全系数约2.3。
图1-10 改进模型应力云图6 成本节约模型原来的体积为68.7cm3，改进后的模型的体积为60cm3，体积减少了8.7cm3，每件减少的重量为63.5g，如果生产10000 件，那么总共可节省材料635kg，以当前可锻铸铁的市场价格为10000 元/吨，那么可以节省6350 元。
二、范例名：(Gas Valve气压阀)1 设计要求：（1）输入转速1500rpm。
（2）额定输出压力5Mpa，最大压力10Mpa。
2 分析零件该气压泵装置中，推杆活塞、凸轮轴和箱体三个零件是主要的受力零件，因此对这三个零件进行结构分析。
3 分析目的（1）验证零件在给定的载荷下静强度是否满足要求。
（2）分析凸轮轴零件和推杆活塞零件的模态，在工作过程中避开共振频率。
（3）计算凸轮轴零件的工作寿命。
4 分析结果1.。
推杆活塞零件材料：普通碳钢。
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。
SolidWorks Simulation 培训——线性静态分析
什么是有限元
• 广义的有限元分析：在运用有限元分析软件，对实际产品进行相应 的力学分析基础之上，通过产品实验的结合，并对实验数据及仿真 数据的归纳总结，得到企业产品的一系列性能数据。
• 对工程师的要求：专业的分析工程师，拥有深厚的力学专业功底和 实验数据处理能力
• 给企业带来的效益：创新，技术自主，企业知识库 • 企业遇到的问题：时间周期过长
部分行业实际案例
线性动力学分析案例：钱江电器抗震分析
钱江电器于2013年初向智利出口某型号变压器，由于智利方需要 一份依据IEEE Std 693-2005国际标准的有限元抗震分析报告，因此钱江 电器请求我们华睿提供技术支持，在指定时间内成功完成分析并提交 报告，促成钱江电器完成订单。
高压管套 变压器器身
案例：1992年，法国在进行210次核试验之后，宣布其核武器更新将依 靠数值仿真计划来实现，该项目15年总投资210亿欧元，这标志着发达 国家在复杂武器工程分析方面已经进入了大规模并行计算时代。
油箱
散热器 底座
底座
橡胶件非线性静态分析案例：皮尔轴承橡胶密封
上海皮尔轴承有限公司隶属于美国皮尔轴承公司的全资子公司，于
2008年被全球轴承业巨头SKF收购。
2013年中旬和我们合作，解决橡胶件件密封及磨损相关问题解决
方案。
轴
承
防
尘
盖
装
配
分
析 数
实验
据
全
局
规
仿真
划
温度 磨损量 摩擦力 接触压强 变形过程
不锈钢的化学性能：不容易在高温发生化学反应 手柄温度安全
锅底受热不均
什么是有限元
铜的化学性能：容易在高温发生化学反应 手柄温度过高
SolidWorks_Simulation图解应用教程_四_
SolidWorks_Simulation图解应⽤教程_四_线性静态分析假设载荷和所引发的反应之间的关系是线性的。
例如，若将载荷量加倍，反应(位移、应变、应⼒及反作⽤⼒等)也将加倍。
所有实际结构在某个⽔平的载荷作⽤下都会以某种⽅式发⽣⾮线性变化。
在某些情况下，线性分析可能已经⾜够。
但在其他许多情况下，由于违背了所依据的假设条件，因此线性求解会产⽣错误结果。
造成⾮线性的原因有材料⾏为、⼤型位移和接触条件。
您可以利⽤⾮线性算例来解决线性问题，其结果可能会由于过程的不同⽽稍有不同。
⼀、⾮线性分析线性静态分析假设载荷和所引发的反应之间的关系是线性的。
例如，若将载荷量加倍，反应(位移、应变、应⼒及反作⽤⼒等)也将加倍。
所有实际结构在某个⽔平的载荷作⽤下都会以某种⽅式发⽣⾮线性变化。
在某些情况下，线性分析可能已经⾜够。
但在其他许多情况下，由于违背了所依据的假设条件，因此线性求解会产⽣错误结果。
造成⾮线性的原因有材料⾏为、⼤型位移和接触条件。
您可以利⽤⾮线性算例来解决线性问题，其结果可能会由于过程的不同⽽稍有不同。
在⾮线性静态分析中，不考虑像惯性和阻尼⼒这样的动态效果。
线性分析基于静态和线性假设，因此只要这些假设成⽴，线性分析就有效。
当其中⼀个(或多个)假设不成⽴时，线性分析将会产⽣错误的预测，此时必须使⽤⾮线性分析建⽴⾮线性模型。
如果下列条件成⽴，线性假设成⽴。
(1)模型中的所有材料都符合虎克定律，即应⼒与应变成正⽐。
有些材料只有在应变较⼩时才表现出这种⾏为。
当应变增加时，应⼒与应变的关系成⾮线性。
有些材料即使当应变较⼩时也表现为⾮线性⾏为。
材料模型是材料⾏为的数学模拟。
如果材料的应⼒与应变关系是线性的，该材料被称为是线性。
线性分析可以⽤来分析具有线性材料并假定没有其他类型的⾮线性模型。
线性材料可以是同向性、正交各向异性或各向异性。
当模型中的材料在指定载荷的作⽤下表现出⾮线性应⼒、应变⾏为时，就必须使⽤⾮线性分析。
SolidWorks Simulation 线性静强度
粗糙
默认 精细
0.1432
0.1434 0.1435
388.65
418.34 416.34
2731
12180 83333
1445
7006 54380
8022
35985 248514
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第一章 练习 压缩弹簧刚度计算
题目
不计重力，自由状态的弹簧如下安放，材料合金钢,下部圆盘固定，上部圆盘约束径向位移， 并受到F=0.1N的下压力。 计算弹簧的倔强系数K
题目
不计重力，自由状态的弹簧如下安放，材料合金钢,下部圆盘固定，上部圆盘约束径向位移， 并指定向下轴向位移0.4mm。 计算弹簧的倔强系数K
计算过程(位移法——给定位移，反求力）
删除力，修改在圆柱面上夹具参数，其它条件保持不变，并求解。
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第二章 L形支架的静态分析
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9
SolidWorks Simulation 简介
自由度（DOF）
有限元网格中的自由度定义了节点平移或转动的能力。节点拥有的自由 度数取决于节点所属的单元类型。
实体单元节点有3个平移自由度
壳单元节点有6个自由度：3个平移，3个旋转 横梁单元节点有6个自由度：3个平移，3个旋转
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22
第三章 虎钳的接触/缝隙分析
全局接触的类型
接触面：接合（无间隙） 默认的选项，当接触面合并在一起且把装配体看成一个整体 时，选择该项。如果接触面设为[接合],则单个零件与装配体 选项：兼容网格 之间唯一的区别在于：对于装配体的各个零件，可以分配不 同的材料属性，而对于作为整个模型的单体零件，材料属性 是相同的 接触面：接合（无间隙） 对每一组件的网格划分程序是独立的。接触的表面用接合方 程组来确保装配体就像一个零件一样。接触面上的波节不是 选项：不兼容网格 重合的。如果兼容网格划分失败，该选项保证网格划分成功 完成。一般来说，兼容网格划分在接合区域提供更精确的结 果 接触面：允许贯通（无 交互作用） 当装配件由一组独立的零件构成，且相互之间没有结构上的 连接时，选择该项
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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mesh2、 mesh3 算例（注意“配置”选项）。 4、分别对mesh2、mesh3进行“网格控制”，精度为1/2,1/8。 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。
题目
L形支架，材料ANSI304,上端固定，下端面施加900N（202lbf） 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
SolidWorks Simulation 培训课程
翟传峰
技术工程师 山东华创信息技术有限公司
Panshegnjian68@
SolidWorks Simulation 简介
SolidWorks Simulation的前身是COSMOSWorks COSMOSWorks 是SRAC公司的分析产品之一
SolidWorks Simulation Premium: 上述功能加上非线性、复合材料和高级动力学。
SolidWorks Simulation分析步骤
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； 求解：计算所需要的结果；
后处理：分析结果及生成报告
SolidWorks Simulation 的单元类型
计算过程(力法——给定力，求位移）
按照题目要求，进行材料，夹具、外部载荷的设定，默认网格密度 划分网格，并求解。 因为Z向代表弹簧的轴向，所以定义一个新的Z位移 此方向的最大位移0.391mm。所以 K=F/X=0.1N/0.391m=255.7N/m
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第一章 练习 压缩弹簧刚度计算
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第三章 虎钳的接触/缝隙分析
全局接触的类型
接触面：接合（无间隙） 默认的选项，当接触面合并在一起且把装配体看成一个整体 时，选择该项。如果接触面设为[接合],则单个零件与装配体 选项：兼容网格 之间唯一的区别在于：对于装配体的各个零件，可以分配不 同的材料属性，而对于作为整个模型的单体零件，材料属性 是相同的 接触面：接合（无间隙） 对每一组件的网格划分程序是独立的。接触的表面用接合方 程组来确保装配体就像一个零件一样。接触面上的波节不是 选项：不兼容网格 重合的。如果兼容网格划分失败，该选项保证网格划分成功 完成。一般来说，兼容网格划分在接合区域提供更精确的结 果 接触面：允许贯通（无 交互作用） 当装配件由一组独立的零件构成，且相互之间没有结构上的 连接时，选择该项
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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110，000N（24，729lbf）
学习目标
——全面了解SolidWorks 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响 ——采用不同方法显示有限元结果 ——管理SolidWorks Simulation结果文件
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SolidWorks Simulation 简介
自由度（DOF）
有限元网格中的自由度定义了节点平移或转动的能力。节点拥有的自由
度数取决于节点所属的单元类型。 实体单元节点有3个平移自由度 壳单元节点有6个自由度：3个平移，3个旋转 横梁单元节点有6个自由度：3个平移，3个旋转
SolidWorks SimulationXpress :对一些具有简单载荷和支撑类型的零件的静态分析。 SolidWorks Simulation :对零件或装配件的静态分析； SolidWorks 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。
题目
不计重力，自由状态的弹簧如下安放，材料合金钢,下部圆盘固定，上部圆盘约束径向位移， 并指定向下轴向位移0.4mm。 计算弹簧的倔强系数K
计算过程(位移法——给定位移，反求力）
删除力，修改在圆柱面上夹具参数，其它条件保持不变，并求解。
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第二章 L形支架的静态分析
粗糙
默认 精细
0.1432
0.1434 0.1435
388.65
418.34 416.34
2731
12180 83333
1445
7006 54380
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35985 248514
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第一章 练习 压缩弹簧刚度计算
题目
不计重力，自由状态的弹簧如下安放，材料合金钢,下部圆盘固定，上部圆盘约束径向位移， 并受到F=0.1N的下压力。 计算弹簧的倔强系数K
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SolidWorks Simulation 简介
SolidWorks Simulation是什么?
SolidWorks 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。
一阶实体四面体单元 ； 二阶实体四面体单元； 一阶三角形壳单元； 二阶三角形壳单元； © 山东华创信息技术有限公司. 横梁单元。
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SolidWorks Simulation 简介
SolidWorks Simulation 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，真正的决定因素看变形是否显著地改变了结构的刚 度。 SolidWorks Simulation 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SolidWorks Simulation Premium 3、静态载荷 ——所有的载荷和约束假设不随时间改变。这个条件意味着加载过程缓慢以至可以忽略 惯性效应。
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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 steel,添加“固定”约束，两钳口均施加225N（ 50.6lbf） 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4000N。 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。
SRAC公司成立于1982年，是将有限元分析带入微机的先驱
1995年SRAC与SolidWorks合作开发了COSMOSWorks，迅速成为了
SolidWorks公司的金牌产品之一
2001年SRAC被达索系统（ SolidWorks的母公司）收购 2003年SRAC公司与SolidWorks公司合并。 2009年COSMOSWorks被重新命名为SolidWorks Simulation
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第一章 带孔矩形板的静态分析
内容及步骤
1、菜单结构 2、 SolidWorks Simulation 选项 #默认单位 #默认结果 、位置 #添加图解 等等
3、预处理
1、新建算例 4、划分网格 #网格大小（外接球及外接圆） 5、运行（解算） 6、后处理 #显示并编辑应力图解（Von Mises) #新定义图解 7、多个算例 #创建算例 #细化网格
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、复制mesh4 to mesh5，对其圆角进行网格控制，运行分析 10、列举反作用力，验证平衡。
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进行网格控制
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第二章 L形支架的静态分析
结果比较-无圆角
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2、指定材料（颜色）
3、添加夹具
4、添加载荷
5、划分网格
#网格选项
#显示及隐藏网格
#图解的设定、选项、剪裁、探测及动画
——新建与复制、拖动 #显示格细节 #运行分析 #考察位移及应力结果
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8、生成Word格式报告
第一章 带孔矩形板的结果数据对比
算例 最大位移 /mm 最大Von Mises 应力/Mpa 节点数 单元数 自由度 数 求解时间 /s
默认网格-自 0.2845 动过渡 圆角网格控 制1.2mm 0.2846
圆角网格控 制0.6mm