SW 仿真分析
第14章Solidworks仿真分析
14.5.2SolidWorks Plastics组成
SolidWorks Plastics包含了几大模块： 网格系统：网格系统有solid和shell两种，可通过手动和自动两种方式建立。选择自动建立网格可自动生成零件的网格
系统，手动建立需对网格尺寸和局部精度等进行设置后在进行网格化。该模块是进行其他模块功能的前提，必须首先建 立网格系统才能执行。 输入：输入模块中需输入分析过程的各种信息，有材料、机器、程序和边界设定。选定零件材料后，设置机器参数，然 后对流动或者保压设定进行属性设置，最后选定边界。 执行：执行有流动执行、保压执行和流动+保压执行三种类型，根据需要可选择其中一种执行，执行完毕后，在【开启记 录文件】中可查看执行过程记录。 分析结果：该模块包括流动结果、X-Y曲线图、摘要&报告、开启报告、汇出和删除所有报告这几个功能模块。在流动结 果模块汇总可观看流动图形生成过程的结果，X-Y曲线图模块对话框可观看节点处压力流率等等参数，可以生成报告并 保存。 显示设定：该模块有剖面设定和等位面位置设定。
14.1 公差分析（TolAnalyst）
使用TolAnalyst完成分析需要以下4个步骤： 1）测量。 2）装配体顺序。 3）装配体约束。 4）分析结果。
14.1.1 测量目标面
14.1.2 装配体顺序
14.14.1.5 公差分析范例
第14章仿真分析
SolidWorks为用户提供了多种仿真分析工具，包括SimulationXpress （静力学分析）、FloXpress（流体分析）、TolAnalyst（公差分析）和 DFMXpress（数控加工），使用户可以在计算机中测试设计的合理性， 无需进行昂贵而费时的现场测试，因此可以有助于减少成本、缩短时间。 本章主要介绍公差分析的方法、有限元分析的方法、流体分析的方法和 数控加工分析的方法。
solidworks各个安装模块功能说明
SolidWorks是一款专业的三维CAD设计软件，广泛应用于工程设计、机械设计、产品设计等领域。
在安装SolidWorks软件时，需要安装多个模块，每个模块都有其独特的功能和作用。
本文将对SolidWorks 各个安装模块的功能进行详细说明，以帮助用户更好地了解这些模块的作用，并正确进行软件安装。
一、SolidWorks核心模块SolidWorks核心模块是SolidWorks软件的基础模块，包括SolidWorks CAD（3D建模）、SolidWorks Simulation（仿真分析）、SolidWorks Sust本人nability（可持续性设计）等功能。
具体功能如下：1. SolidWorks CAD（3D建模）：提供强大的三维建模功能，用户可以使用各种建模工具创建复杂的零件和装配体。
2. SolidWorks Simulation（仿真分析）：包括静态分析、动力学分析、疲劳分析等功能，可帮助用户在设计阶段评估产品的性能和稳定性。
3. SolidWorks Sust本人nability（可持续性设计）：提供环境影响评估和生命周期分析工具，帮助用户优化产品设计，降低环境影响。
二、SolidWorks通用模块SolidWorks通用模块包括SolidWorks Toolbox（零件库）、SolidWorks eDrawings（三维文件查看器）、SolidWorks Task Scheduler（任务调度程序）等功能。
具体功能如下：1. SolidWorks Toolbox（零件库）：包含各种标准零件和构件，用户可以直接使用这些零件来快速搭建装配体。
2. SolidWorks eDrawings（三维文件查看器）：用于查看、打印和审核SolidWorks、AutoCAD等多种三维文件格式，方便与他人共享设计数据。
3. SolidWorks Task Scheduler（任务调度程序）：可以自动执行一些重复性任务，如批量转换文件格式、批量更新文件属性等。
SW 仿真分析
13.1
有限元分析(Simulation)
13.1.1 应用材料 Simulation 通过材质库给模型指定材质。如果指定给模型的材质不在 材质库中，可退出Simulation，将所需材质添加到库，然后重新打开 Simulation。 材质可以是各向同性、正交各项异性或者各向异性，Simulation只支持 各向同性材质，设定材质的属性管理器如图13-3所示。
13.1
有限元分析(Simulation)
13.1.5 查看结果 运行结束后，在“结果”属性管理器上显示出计算的结果，并且可以查 看当前的材质、约束和荷载等内容，“结果”属性管理器如图13-11所示。
13.1
有限元分析(Simulation)
“结果”属性管理器可以显示模型所有位置的应力、位移、变形和并用 红色高亮显示出危险区域，用户可通过选择相应的结果参数对显示图形进行 切换。 若要在图形区域中对比显示多个参数图形，单击“比较结果”命令按钮 ，在弹出的“比较结果”对话框中勾选需对比分析的参数所对应的复选框， 然后确定即可完成图形区域显示对比分析结果，如图13-12所示。
13.1
有限元分析(Simulation)
勾选“SolidWorks Simulation”复选框后，弹出“Simulation”面板，如图132所示。
“Simulation”面板参数详解： “夹具”选项卡：应用约束到模型的面。 “载荷”选项卡：应用力和压力到模型的面。 “材料”选项卡：指定材质到模型。 “运行”选项卡;可以选择使用默认设置经行分析或者更改设置。 “结果”选项卡：查看分析结果。 “优化”选项卡：根据特定准则优化模型尺寸。 使用Simulation进行静力学分析的步骤如下： （1）应用约束 （2）应用载荷 （3）定义材质 （4）分析模型 （5）查看结果
Solidworks仿真分析
仿真分析该项目的仿真分析主要应用的是solidworks2010 这款软件，作品如图1。
图1第一步，我们对零件的尺寸进行的大致的设计，确定零件尺寸的区间为下一步建模做准备。
这是我们产品中最主要的三角行星架的设计图纸。
（图X）图2第二步，根据已有的尺寸对产品进行三维建模，并根据相互之间的几何关系确定一些相配合的尺寸值。
这是该产品中防止小车倒退的棘轮机构的三维设计图（图3）和实际产品中的棘轮结构效果图（图4）。
图3 图4第三步，对产品中的关键零件和构件进行实际受力模拟以及分析，从而确定零件的材料以及最经济合理的尺寸。
产品在最大载重的情况下，我们选用安全因数n st =3，对产品的几个主要受力零件以及构件进行了受力分析。
1•首先是最主要的受力零件三角行星架的静态应力图。
采用的材料为20MnCr5合金钢。
图5三角行星架静态应力图2•第二个是支撑轮子的支架的静态应力图，材料为AISI 4130钢，正火温度为870C屈服强度为460Mpa 。
图6轮子支架的静态应力图i"S|电叫蓬關閣•炉鶴-V"1耳乂萬型霑柠4宦側屯算：^inulat IDILI PTEEE Stmdj图7连接轴的静态应力图_,«老类fc «M画埔旳 -收鬣图-S¥-希应力StrQss:詔彌.旳3. 11^4畫g 冈2, 5^52. 3% 2. CIT& 1. BIT 1. 55ft1 .咖1.斶 a. 7«a o.即□> o.豁i分析结论在安全因数n st =3的条件下，该产品的主要受力零件均满足强度条件，经过优化的尺寸 均能在许用载荷下正常工作。
4•棘轮以及棘爪的静态应力分析。
采用的材料为20MnCr5合金钢。
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第14章Solidworks仿真分析-PPT精选文档
SolidWorks为用户提供了多种仿真分析工具，包括SimulationXpress
（静力学分析）、FloXpress（流体分析）、TolAnalyst（公差分析）和 DFMXpress（数控加工），使用户可以在计算机中测试设计的合理性， 无需进行昂贵而费时的现场测试，因此可以有助于减少成本、缩短时间。 本章主要介绍公差分析的方法、有限元分析的方法、流体分析的方法和 数控加工分析的方法。
14.2 有限元分析
14.2.1 添加夹具
14.2.2 施加载荷
14.2.3 定义材质
14.2.4 运行分析
14.2.5 查看结果
14.2.6 有限元分析范例
14.3 流体分析（FloXpress）
使用FloXpress完成分析需要以下5个步骤： 1）检查几何体。 2）选择流体。 3）设定边界条件。 4）求解模型。 5）查看结果。
14.1 公差分析（TolAnalyst）
使用TolAnalyst完成分析需要以下4个步骤： 1）测量。 2）装配体顺序。 3）装配体约束。 4）分析结果。
14.1.1பைடு நூலகம்测量目标面
14.1.2 装配体顺序
14.1.3 装配体约束
14.1.4 分析结果
14.1.5 公差分析范例
14.3.1 检查几何体
14.3.2 选择流体
14.3.3 设定边界条件
14.3.4 求解模型
14.3.5 查看结果
14.3.6 流体分析范例
14.4 数控加工（DFMXpress）
DFMXpress 是一种用于核准 SolidWorks 零件可制造性的分析工具。使用 DFMXpress 识 别可能导致加工问题或增加生产成本的设计区域，其主要内容有：
SolidWorks模拟仿真优化与敏感度分析技术
SolidWorks模拟仿真优化与敏感度分析技术SolidWorks是一款功能强大的三维CAD软件，它不仅具备设计和建模的能力，还拥有出色的仿真和优化功能。
在工程设计中，通过SolidWorks的模拟仿真优化与敏感度分析技术，我们可以更好地理解产品的性能，从而改进设计，并提高产品的质量和可靠性。
模拟仿真是指使用计算机模型来模拟实际物理系统的行为。
通过建立准确的几何模型和设定适当的物理属性，SolidWorks的仿真模块可以模拟出产品在不同工况下的行为，如应力、变形、热传导等。
通过模拟仿真，我们可以预测产品的性能和行为，发现潜在问题并进行优化。
在SolidWorks中，优化是根据目标函数的设定和设计变量的选择，通过对设计模型进行多次分析和优化，找到最优解的过程。
通过设定不同的参数和约束条件，我们可以在设计阶段就预测出产品的性能，并通过改变设计变量来优化产品。
例如，在汽车设计中，我们可以通过优化减轻汽车的重量，提高燃油效率和节省材料的成本。
而敏感度分析是通过改变模拟仿真中的一个或多个参数，来评估结果对参数变化的敏感程度的过程。
通过敏感度分析，我们可以找出对系统性能最具影响力的参数，并为产品设计提供参考。
例如，在飞机设计中，我们可以通过敏感度分析来确定哪些参数对飞行速度、燃油消耗等性能指标具有最大影响，从而指导设计师进行优化调整。
借助SolidWorks的模拟仿真优化与敏感度分析技术，我们可以快速探索和优化不同设计方案，提前发现和解决潜在的问题。
这种技术不仅可以节省时间和成本，还可以提高产品的可靠性和性能。
在使用SolidWorks进行模拟仿真优化与敏感度分析时，我们需要遵循以下步骤：1. 建立准确的几何模型：首先，我们需要根据设计要求和参数，使用SolidWorks的建模功能创建一个精确的三维几何模型。
这个模型应该与实际产品的形状和尺寸一致，以确保仿真分析的准确性。
2. 设置边界条件和物理属性：在进行模拟仿真之前，我们需要设置适当的边界条件和物理属性。
《SW仿真分析》课件
详细描述
由于模型建立和参数设定的不准确，以及仿 真算法的限制等因素，可能会导致仿真结果 偏离实际值。此外，如果仿真过程中出现计 算错误或算法错误，也会导致仿真结果不准 确。
如何避免和解决这些问题
• 总结词：为了避免和解决SW仿真分析中的常见问题，需要采取一系列措施来提高仿真分析的准确性和可靠性 。
SW仿真在各行业的应用前景
汽车行业
SW仿真将在汽车设计、性能优化和可靠 性评估等方面发挥重要作用，提高汽车产
品的竞争力。
能源
SW仿真将在能源领域应用于风力发电、 核能、太阳能等领域的系统设计和优化，
提高能源利用效率和安全性。
航空航天
SW仿真将在航空航天领域应用于复杂结 构和飞行器的性能预测、优化和可靠性评 估。
03
指导产品改进
通过仿真分析，可以评估不同设 计方案之间的性能差异，为选择 最优设计方案提供支持。
在产品改进过程中，仿真分析可 以提供改进的方向和目标，帮助 我们更好地改进产品的性能。
03
CATALOGUE
SW仿真分析的步骤
建立模型
模型选择
根据仿真需求选择合适的模型，如物理模型、数学模型等。
模型构建
简要介绍SW仿真分析的发展历程和 现状，以及未来发展趋势。
SW仿真分析的定义
解释SW仿真分析的基本概念，包括仿真、模拟、模型等。
说明SW仿真分析的主要方法和工具，以及其在实际应用中的优势和局限性。
02
CATALOGUE
SW仿真分析的重要性
在产品设计中的应用
验证设计概念
通过仿真分析，可以在早期阶段 验证设计概念的可行性，避免后 期修改带来的成本和时间浪费。
参数设定不合理
SolidworksMotion机构运动仿真与分析
Solidworks机构运动仿真与分析SolidworksMotion有限元分析广泛应用于机械、汽车、家电、电子产品、家具、建筑、医学骨科等产品设计及研发。
其作用是：确保产品设计的安全合理性，同时采用优化设计，找出产品设计最佳方案，降低材料的消耗或成本; 在产品制造或工程施工前预先发现潜在的问题; 模拟各种试验方案，减少试验时间和经费; 是产品设计研发的核心技术，SolidworksMotion机构运动仿真与分析机械也被应用于机械设计中。
看板网拥有超过数十年的Solidworks有限元分析项目经验和培训经验。
我们知道，机械制造工业水平的高低直接代表了了该国家或地区的经济、科技、国防等方面水平的高低。
传统的机械设计主要以静态分析、近似计算、经验设计、手工劳动伟特种的设计方法，存在着设计周期长、人为影响因数多、稳定性和可靠性差等一系列问题。
计算机辅助设计在现代机械设计中应用，不仅可以借助一些仿真软件，可以在设计过程中即可分析出机构、设备的薄弱点、干涉区域等等一些传统设计方法无法实现的功能。
还可以有效的缩短设计周期。
Solidworks Motion是一个虚拟原型机仿真工具，对浮渣机械系统能实现全面的动力学和运动学仿真，并可得到系统中零件的作用力、反作用力、速度、加速度以及位移等运动参数。
并且输出结果能以动画、图形以及表格等多种形式表示。
此外，在复杂运动情况下，还能在其他有限元分析软件中输入零部件的复杂载情况，从而能对其结构和强度进行准确的分析。
Solidworks Motion支持同轴心配合、铰链配合、点对点重合配合、锁定配合、面对面的重合配合、万向节配合、螺旋配合、点在轴线上的重合配合、平行配合、垂直配合的配合约束等多种配合。
Solidworks Motion可分别按速度、位移和加速度配合时间、循环角度和角速度可以定义相对简单的运动，另外，该软件也完全支持比如立方样条曲线、线『生曲线、Akima样条曲线，这样就可以定义较复杂的运动。
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13.2 流体分析(FloXpress)
2．设定出口条件 必须选择应用出口边界条件和参数的面。设定出口条件的属性管理器， 如图13-23所示。
同理，选择出口。保持环境压力 为默认值 。
“出口”选项组中的属性与“入口”选项组的设置基本相同，在此不再 赘述。
单击“下一步”按钮 进入“解出”对话框
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13.2 流体分析(FloXpress)
13.2.4 设定边界条件 设定边界条件包括设定入口条件和设定出口条件。 1．设定入口条件 用户须指定应用入口边界条件和参数的面。设定入口条件的属性管理器如图1351所示。对入口条件进行设置，操作步骤如下： 01。单击“流量入口”面板中的 按钮 ，如图13-21所示。 02右键单击入口处的堵头，然后选取“选择其它”，如图13-22所示。 03在“选择其它”对话框中为要“应用入口的面” 选择 面@旋转<1>@[堵头 <9>]。 04设定“惯性流动比” 为0.5 kg/s, “温度” 保持默认的 ，单击“下一步”按钮 进入“流量出口”对话框。
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13.2 流体分析(FloXpress)
参数详解： “压力”：使用压力作为流量公制单位。SolidWorks FloXpress
将此值假设为入口流量的总压力和出口流量的静态压力。 “容积流量比”：将流量容积作为流量公制单位。 “质量流量比”：将质量流量作为流量公制单位。 “要应用入口边界条件的面”：设定用于入口边界的面。 “温度”：设定流进流体的温度。
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13.1 有限元分析(Simulation)
为当前的算例生成word报表后，可以对齐进行保存打印操作，打开报表 页面，如图13-14所示。
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13.2 流体分析(FloXpress)
SolidWorks FloXpress 是一个流体力学应用程序，可计算流体是如何 穿过零件或装配体模型。根据算出的速度场，可以找到计算中存在问题的区 域，以及在制造任何零件之前对零件进行改进，从而优化设计。
13.2 流体分析(FloXpress)
（6）查看结果 SolidWorks FloXpress使用轨迹显示结果为流动线。颜色代表轨迹上 速度的变更。根据输入内容，轨迹的颜色显示轨迹上的参数更改方式。 下边将以对管道实例进行分析，其管道、进水口、出水口、开关、堵头 如图13-16所示。
本例中进水管堵头是本身的，其它几处开口均要与管接头连接，为了简 化分析，在后续分析步骤中也用装配体中添加堵头并添加合适的配合关系， 从而对整个分析实体进行封堵。
检查几何体可以计算出模型单一内部型腔中的流体流量。进行 SolidWorks FloXpress分析前，软件会自动检查几何体，几何体模型必须 在内部有完全封闭的单型腔。若型腔内的流体流量为零，则该型腔没有完全 封闭，而且会出现警告信息。因此，分析的注意事项如下：
必须使用盖子、堵头等特征或模型闭合所有型腔开口，可以在装配 体中生成盖子，应生成新零件以完全盖住入口和出口。
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13.1 有限元分析(Simulation)
13.1.3 施加载荷 在“载荷”选项卡中，可以应用力和压力载荷到模型的面。 1．施加力 施加力的方法如下： 01在“Simulation”属性管理器中，单击“添加力”按钮。 02在图形区域中单击需要应用载荷的面，选择力的单位，输入力的数值 ，如果需要，单击“反向”复选框，即反转力的方向，如图13-6所示。
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13.1 有限元分析(Simulation)
13.1.5 查看结果 运行结束后，在“结果”属性管理器上显示出计算的结果，并且可以查 看当前的材质、约束和荷载等内容，“结果”属性管理器如图13-11所示。
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13.1 有限元分析(Simulation)
“结果”属性管理器可以显示模型所有位置的应力、位移、变形和并用 红色高亮显示出危险区域，用户可通过选择相应的结果参数对显示图形进行 切换。
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13.1 有限元分析(Simulation)
03在屏幕左侧的标签栏中出现外部载荷的列表，如图13-8所示。 04导轨实际工作中在竖直方向上仅承受竖直向下的力的作用，因此运行 分析前需将压力（50/m^2）进行删除。选中列表中的压力-1，右击，在弹 出的下拉菜单中选择“删除”命令，即可将添加的载荷进行删除，如图13-8 所示。
“查看流体体积” ：将模型转为线架图视图，然后放大以深蓝色显示流 体体积部分。如果模型中存在一些内部小空间，SolidWorks FloXpress将 仍然核准几何体。然而，如果存在内部空间，只可分析该内部小体积中的流 体。
“最小的流道” ：定义用于最小的流道的几何体。如果液体穿过小于默 认最小的流道的缝隙，则将最小的流道设定到与缝隙宽度相等。最小的流道 使用在 SolidWorks 中设定为默认值的单位。
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13.2 流体分析(FloXpress)
13.2.1 封闭开口 打开图13-5的水管模型装配体，插入堵头零件，对其它进水口、出水口 等开口部位用堵头“封死”，完成后如图13-17所示。
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13.2 流体分析(FloXpress)
通常，为了便于观察管道内部流体情况，需要将实体模型设置为透明显 示。按住Ctrl键不放，单击选择3根管道，右击，在弹出的下来菜单中选择“ 透明”，完成后如图13-18所示。
若要在图形区域中对比显示多个参数图形，单击“比较结果”命令按钮 ，在弹出的“比较结果”对话框中勾选需对比分析的参数所对应的复选框， 然后确定即可完成图形区域显示对比分析结果，如图13-12所示。
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13.1 有限元分析(Simulation)
若要报表形式，单击“报表”命令按钮 ，在弹出的“报告选项”对话框 中勾选相应报表的参数复选框，单击“出版”命令按钮 ，弹出“生成报表” 窗口，并显示出当前生成报表的进度，如图13-13所示。
要在装零件中生成盖子，应生成实体特征以完全盖住开口。 盖子必须由实体特征(如拉伸、旋转)组成，曲面作为盖子无效。
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13.2 流体分析(FloXpress)
13.2.3 选择流体 此步需选定穿过模型的流体，软件中可供选择的有水和空气，可以选择 二者之一作为计算的流体，但不可以同时使用不同的流体的混合液，“流体 ”属性管理器如图13-20所示。
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13.2 流体分析(FloXpress)
13.2.2 检查几何体 封闭开口后，开启SolidWorks FloXpress。依次单击“工具 ”|“FloXpress”，阅读欢迎文本，然后单击“下一步”按钮 ，进入“检查几 何体”属性管理器，如图13-19所示。
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13.2 流体分析(FloXpress)
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13.1 有限元分析(Simulation)
13.1.2 添加夹具 在“夹具”选项卡中定义约束。每个约束可以包含多个面，受约束的面 在所有方向上都受到约束，必须至少约束模型的1个面，以防止由于刚性实 体运动而导致分析失败。在“Simulation”属性管理器中，单机“添加夹具 ”按钮 ，在图形区域中单击希望约束的面，如图13-4所示。
第13章 仿真分析
学习目标
SolidWorks Simulation 还提供以频率（模态）分析、扭 曲分析、热分析、掉落测试分析和疲劳分析等分析平台。通过本 章学习有限元分析和流体分析以及安装架受力分析实例，基本掌 握SolidWorks常用分析方法和操作步骤。
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知识要点
有限元分析 流体分析
“图解设定”参数详解：
况。
“入口”和“出口”：以入口或出口透视图视角展示流体在零件内的移动情
划分网格 设定边界条件
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13.1 有限元分析(Simulation)
Simulation根据有限元法，使用线性静态分析从而计算应力。 “Simulation”属性管理器向导可定义材质、约束、载荷、分析模型以及查 看结果。每完成一个步骤，Simulation自动实时保存。如果关闭并重新启动 Simulation，但不关闭该模型文件，仍可以获取该信息，必须保持模型文件 才能保持分析数据。
勾选“SolidWorks Simulation”复选框后，弹出“Simulation”面板，如图132所示。
“Simulation”面板参数详解：
“夹具”选项卡：应用约束到模型的面。
“载荷”选项卡：应用力和压力到模型的面。
“材料”选项卡：指定材质到模型。
“运行”选项卡;可以选择使用默认设置经行分析或者更改设置。
“结果”选项卡：查看分析结果。
“优化”选项卡：根据特定准则优化模型尺寸。
使用Simulation进行静力学分析的步骤如下：
（1）应用约束
（2）应用载荷
（3）定义材质
（4）分析模型
（5）查看结果
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13.1 有限元分析(Simulation)
13.1.1 应用材料 Simulation 通过材质库给模型指定材质。如果指定给模型的材质不在 材质库中，可退出Simulation，将所需材质添加到库，然后重新打开 Simulation。 材质可以是各向同性、正交各项异性或者各向异性，Simulation只支持 各向同性材质，设定材质的属性管理器如图13-3所示。
1．开启SolidWorks FloXpress 要开启SolidWorks FloXpress方法为：依次单击“工具 ”|“FloXpress”，阅读欢迎文本，然后单击“下一步”按钮 ，进入“欢迎” 界面，如图13-15所示。
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13.2 流体分析(FloXpress)
2． FloXpress分析步骤 使用FloXpress进行几何体分析步骤如下： （1）封闭开口 SolidWorks FloXpress只能在包括有至少一个入口和一个出口的完全封闭 体积中分析液流。在对流体进行分析之前，需要通过添加盖板、堵头等零件或 特征封堵所有模型的开口。 （2）检查几何体 系统在面板中提示信息核实是否已妥当创建了盖板。如果几何体存在问题 ，必须重新制作盖板，否则无法进入下一步的分析。 （3）选择流体 此步需选定穿过模型的流体，软件中可供选择的有水和空气。 （4）设定边界条件 只可为允许流体进入模型（入口）的面及允许流体退出模型（出口）的另 一个面指定边界条件，不可将每个边界条件（入口和出口）应用到多个面。 （5）求解模型 求解模型实际上就是软件对模型在设定参数条件下进行分析计算，计算计 算所需时间和分辨率质量取B决于整个分辨率设定及整体和当地网格的设定。 17