solidworks有限元分析_新手学习心得体会

什么是有限元分析？

  有限单元法：把一个连续的零件模型划分为很多个小块，因为对一个零件模型直接求解受力，很难得出解析解，必须用到数值求解法（有限单元法），把零件模型划分为多个小块，因为小块是有体积的，所以是有限个小块。
  有限元分析：使用有限单元法进行分析

有限元分析的常用术语

1、 网格：使用四面体或三角形来近似地模拟真实的几何模型。
进行有限元分析时画网格（把一个连续的实体分成有限个单元）是必须的过程。
2、 单元：四面体、三角形被称之为单元
3、 节点：单元的角点
4、 刚体：在进行有限元分析的时候，我们分析的物体都是柔性体（可以变形的物体）。当我们不关心某一个物体的形变时，就可以把这个物体设为刚体。
5、 载荷：施加在点、线、面上的扭矩、力矩、压力、重力、离心力、热载荷（热胀冷缩）、强制位移（在悬臂梁上设置2mm的位移，观察悬臂梁的受力情况）等

什么是应力、位移、应变？

  应力是单位面积上的内力大小。Von Mises 应力是一种等效应力，该点的等效应力越大，约危险，单位一般是N/mm2(Mpa)，单位在“应力”，右键“编辑定义”，“显示”里面可以更改单位。位移是构件内一点沿某方向移动的距离。应变是单位长度位移的多少，一点沿某方向的应变大，则该点沿该方向的变形程度大。

编辑材料时应该注意什么？

  编辑材料时，在材料属性一栏，红色是必须用到的材料常数，蓝色是在特定的载荷类型下才会被使用，如“温度载荷”就需要“热扩张系数”。，黑色是不会用到的。但根据有限元理论，弹性模量、中泊松比才是必须要用的，质量密度是要加惯性力（重力、离心力）的时候要用到，屈服强度是在计算安全系数时才能用到。

画网格时应该注意什么？

  画网格时，可以用（计算结果中的应力图与网格图重合到一起），红色应力大的部分要完整地覆盖两层网格，这样的话，网格就划分的很好了。另外，在应力大的地方可以相应地增加网格精度，保证网格划分很好。右键点击“网格”，选择“应用网格控制”，选择要提高精度的地方（线、面），第二个参数是此最高精度变到设置的网格普遍精度的速率（一般是1.2）。

  在“应力”中右键，选择“设定”，在边界选项一栏选择网格，就可以把网格和计算结果重合到一起了。

  应力集中：局部范围内应力显著增大的现象。
  应力奇异性：在尖角和刚性约束等地方，出现应力奇异性的概率会很大。应力奇异性指网格划分的越细，应力值越大。这是由于弹性理论，软件自己计算的应力就会变大，这是数学算法问题。在关键的位置出现应力奇异性，就应该改结构。

模型简化

  模型的简化（老师说很重要）：
1、 复杂零件的特征简化。
2、 复杂装配体的零件简化。
  我们有时低估了模型简化的价值，模型简化是有限化分析的第一步，这部分工作的好坏直接影响到之后网格划分的精度和数量，也影响到求解的速度与好坏。

单个零件静应力分析

  进入零件图或者装配体，点击solidworks插件，再点击solidworks simulation，窗口内就会出现simulation，点进去，点击新算例。先选择分析类型（静应力分析），在出来的分析窗口第一行编辑材料类型，连结（接触关系）是针对装配体来说的，如果是单个零件就不用管“连结”了。添加约束（夹具），选择“固定几何体”，就是把面或者孔固定，它们不会发生变形或移动。在外部载荷中施加力，选择力的大小和方向。在网格选项中，点击“生成网格”，再点“运行此算例”就OK。

装配体静应力分析

  刚开始进入装配体分析时，连结自动有“全局接触”，从工程的角度出发，要把全局接触删除。零件选项里面，如果要简化模型，就要选中想要简化的零件，右键点击“不包括在分析中”，这是三维视图里面还有该零件，只是分析的过程中没有了，单单隐藏是不行的。

  重点讲一下接触。要做接触，首先最好做成爆炸视图，方便设置接触。
  接触类型主要分为 无穿透与接合。
  接合：两个物体是通过一个固定不动的方式粘合在一起的。如：焊接。
  无穿透：两个物体间有接触，但是允许产生相对滑动。

  选取接触面组的时候，可以手动选取接触面组，也可以自动查找接触面组。
  选取接触面组时，一对就是一组接触面组，不要把所有的接触面组都放在一起，不然出错了，不好排查。

  选取接触面时的技巧：
  1、接触面一个很大，一个小，在很大的接触面上画一个和小的接触面差不多的草图，然后用曲线分割分成两个面，设置接触面组的时候就设置小的接触面和分割出来的那个小面接触，节约计算资源。怎么曲线分割呢？ 先在草图绘制画一个比子装配体大一点的圆，在“特征”卡里面选“曲线”分割线，可以把曲面分割为两部分。
  2、 在类似特征处的网格细化，只需先设置一处网格细化，看看效果，如果可以，再设置到其他相似的地方，这样做能节约很多的计算量与时间。

注意事项

  第一次有限元分析的时候，要在应力、位移、应变下右击，点击“编辑定义”，在变形形状里面选择“真实比例”。这样整出来的分析才是对的。

分析效果图

零件分析效果图

装配体分析效果图