SolidWorks Simulation图解应用教程（三）
发表时间： 2009-11-10 来源: e-works
关键字: SolidWorks SolidWorks仿真 Simulation
在上一期中，我们用一个实例来详细介绍了应用SolidWorks Simulation进行零件线性静态分析的全过程，本期将为您介绍轴承的静态分析过程。 一、轴承的线性静态分析
1.启动SolidWorks软件及SolidWorks Simulation插件
通过开始菜单或桌面快捷方式打开SolidWorks软件并新 建一个零件，然后启动SolidWorks Simulation插件，如图1 所示。
2.分别新建如图2～图5所示零件
3.装配轴承并按如图6所示建立简化(即半剖)配置
图1 启动软件及Simulation插件
图2 内圈及将内表面水平分割为两部分
图3 外圈
4.线性静态分析
(1)准备工作。 因为本例我们将给轴承添加一轴承载荷，根据轴承载荷的特点，需作如下准备工作。
1)将轴承内圈内表面分割为上、下两部分，如图2所示;
2)将滚动体表面也分为上、下两部分(因为后续的约 束会用到);
3)建立如图7所示坐标系(后续载荷指定会用到);
4)建立如图8所示的基准面(约束滚动体会用到)，最 后激活半剖配置。
(2)单击“S i m u l a t i o n”标签，切换到该插件的命令管理器页，如图9所示。单击“算例”按钮
下方的小三角，在下级菜单中单击“新算例”按钮，如图10所示，在左
侧特征管理树中出现如图11所示的对话框。
图4 滚动体及将表面水平分割为两部分
图5 保持架
图6 装配轴承并建立半剖配置
(3)在“名称”栏中，可输入您所想设定的分析算例的 名称。我们选择的是“静态”按钮(该按钮默认即为选中状 态)。在上述两项设置完成后单击“确定”按钮以发现，插件的命令管理器发生了变化，如图12所示。
。我们 可
( 4 ) 指定各个零件不同的材质。单击“ 零件 ”前的“+”号，展开所有零件，如图13所示，然后“右键”单击“保持架-1”，如图14所示，在快捷菜单中选择“应用/编 辑材料”命令。在“材料”对话框中选择“A I S I 1020”， 该材料的机械属性出现在对话框右侧的“属性”标签中。如 图15所示，然后单击“确定”按钮完成材料的指定。
如果你所用材料的性能参数与软件自带的有出入，可 按上期方法进行设定，本期不再重复。同样按上述方法，赋予滚动体、内外圈的材料为：镀铬不锈钢(均在钢的下级目录中)。
图7 建立坐标系
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13 展开所有零件
图14 给单个零件应用材料
图15 应用材
图16 选择外圆柱面
图17 选择后的对话框
2)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。单击“高级”，展开“高级”面板，如图18所示。单击“在圆柱面上”按钮
，在图形区域单击内圈的内圆柱 面(见图19)，然后再在“平移”
(圆周方向的运动)和“轴向”按钮
(限 制轴向的
面板中分别单击“圆周”按钮
运动)，并设定后面的数据为0，如图20所示。单击“确定”按钮 。
3)类似于上一步骤，添加新的夹具。在高级面板上单击“使用参考几何体”按钮 ，在图形区域单击滚动体的 两个半球面及基准面6，如图21所示，然后再在“平移”面板中分别单击“沿基准面方向1”按钮
和“沿基准面方向2”按钮
(用于沿平面方
向的运动)，并设定后面 的数据为0，如图22所示，单击“确定”按钮 。同理添加 其他滚动体与相应基准面之间的约束，如图23所示。
4)类似于步骤1，添加如图24所示四个点的“固定几何 体”约束。
图18 高级面板
图19 选择内圈圆柱面
图20 约束设置
图21 选择滚动体及基准面 图22 约束设置
5)类似于步骤2，添加如图25所示的六个面的“对称”约束，因为该装配体具有对称关系，所以我们可以只分析一半，因此这里添加一个对称的约束。
(6)单击“外部载荷”按钮 下方的小三角，并单击下 级菜单中的“轴承载荷”按钮
。在图形区域中单击如图26所示的内圈内圆柱面，“面<1>@内圈-1”出现在“轴承载荷的圆柱面”
框内，然后激活“选择坐标系
框， 在特征树中选择“坐标系2”，“坐
标系2”出现在“选择坐 标系”框内，然后再按图27设置轴承载荷后单击“确定”按钮 (在这里我们在Y 方向上向下施加12,000N的力)。
(7)如图28所示，右击“连结”下的“全局接触：接合”→“编辑定义…”，在弹出的
对话框中将接触面设置为“自由(无交互作用)”后单击“确定” 按钮，如图29 所示。
图23 添加其他约束
图24 选择滚动体及基准面
图25 添加对称约束
图26 选择圆柱面
图27 设置轴承载荷
(8)在命令管理器中单击“连接”按钮 面组”按 钮。在出现的 对话框中激活 击如图30所示的内圈外圆柱面，然后激活
下方的小三 角，并单击下级菜单中的“相触“组1的面、边线、顶点”，在图形区域 中单“组2的面”，在图形区域中单击如图30所示
的滚动体半球面。设置完成后单击“确定” 按钮，如图31所示。同理设置外圈 内滚道与滚动体另半球的“相触面组”约束，局部的相触面组约束将替代全局接触。
(9)右击如图32所示的“网格”，在快捷菜单中单击“ 生成网格…”命令，在左侧
特征树中按图33所示设置 完成后单击确定按钮，系统将模型网格化，结果如图34 所示。在图33网络参数设置中，参数一般可用系统自动计 算的结果，有特别要求的可自行修改上述参数。
图28 编辑定义
图29 设置接触面
图30 选择内圈滚道及滚动体半球面
图31 设置连接
图32 选择生成网格命令
图33 设置网格参数
(10)单击“运行”按钮“Simulation”算例树中结果
，稍候即可完成分析过程，并 将分析结果显示在文件夹。
5.查看分析结果
(1)von Mises应力图解，如图35所示，爆炸图解如图36所示。(爆炸状态需在分析前设置完成，在分析完成后显示爆炸视图即可。)
图34 网格化
图35 查看von Mises(对等)应力
图36 查看爆炸状态下von Mises(对等)应力
(2)合力位移图解，如图37所示，爆炸图解如图38所示。
(3)对等要素应变图解，图略。
(4)模型的安全系数分布。
1)在Simulation算例树中右键单击结果 文件夹，然后 选择“定义安全系数图解”，如图39所示。左侧特征树显示“安全系数”对话框，如图40所示。
2)将“准则。
项设为“最大von Mises应力”，如图41所示。单击“下一步”按钮
3)将“设定应力极限到”项设为“屈服力”，如图42所示。单击“下一步”按钮 。
4)选中“安全系数分布”项，如图43所示。单击“确定”按钮 。我们可以看到，在图43的最下方，安全结果 中列出基于所选准则的最小安全系数为0.0661923。
5)显示模型的安全系数分布图解，如图44所示。
(5)编辑安全系数图解。 在图45中显示出了安全系数在1以下的区域，即图中的红色区域，而蓝色区域则是安全系数在1以上的区域。
图37 查看合力位移图解
图38 查看爆炸状态下合力位移
图39 定义安全系数图解
图40 安全系数
图41 准则设置
图42 设置应力极限
图43 选中安全系数分布
图44 评估设计的安全性
图45 安全系数在1以下的区域
6.生成算例报告
至此，我们完成了轴承的线性静态分析。
SolidWorks Simulation图解应用教程（四）
发表时间： 2009-12-16 来源: e-works
关键字: SolidWorks SolidWorks仿真 Simulation
在实际工程设计中，各种机器设备和工程结构都是由若干个构件组成的。这些构件在工作中都要受到各种力的作用，应用静力学的知识，我们可以分析计算这些构件所受到的外力情况。为保证机器设备和工程结构在外力作用下能安 全可靠地工作，就必须要求组成它的每个构件均具有足够的 承受载荷的能力。 一、横梁的力学分析
在实际工程设计中，各种机器设备和工程结构都是由若干个构件组成的。这些构件在工作中都要受到各种力的作用，应用静力学的知识，我们可以分析计算这些构件所受到的外力情况。为保证机器设备和工程结构在外力作用下能安 全可靠地工作，就必须要求组成它的每个构件均具有足够的 承受载荷的能力。
通过材料力学的知识，研究构件在外力作用下的变形、 受力和破坏的规律，保证构件能够在正常、安全的工作前提下 最经济地使用材料，为构件选用合理的材料，确定合理的截面形状和尺寸。为了保证工程结构在载荷作用下正常工作，要求每个构件均具有足够的
承受载荷的能力。下面我们用横梁的力学研究来展示实际分析过程(这里仅介绍分析的方法，所有的数据均是假设)。
1.新建图1所示零件
1)在前视基准面上做高度为15mm、宽度为5mm的矩形，并 拉伸180mm，如图1a所示。
2)单击“镜向”按钮“确定”按钮
，按如图1b(注意去掉“合并 实体”选项)所示设置后单击
，完成实体镜像，结果如图1c所示。注意：此时为两个实体。
2.静态分析
1 ) 启动“SolidWorks Simulation ” 插件，单击“S i m u l a t i o n”标签，切换到该插件的命令管理器页，如图2所示。
2)如图3所示，单击“算例”按钮下方的小三角，在下级菜单中单击“新算例”按
钮。在左侧特征管理树中出现如图4所示的对话框。
3)在“名称”栏中，可输入你所想设定的分析算例的名称。 在“类型”栏中，我们可以清楚 地看到SolidWorks Simulation所能 进行的分析种类，这里我们选择 的是“静态”按钮。在上述两项 设置完成后单击“确定”按钮
(确定按钮在特征树的左上角及绘
图区域的右上角各有一个)。 我们可以发现，插件的命令管理 器发生了变化，如图5所示。
4)在Simulatio n算例树中， 展开“零件2 ”，用右键单击“S o l i d B o d y 1”并选择“视 为横梁”;同理，用右键单击“SolidBody 2”并选择“视为横 梁”，如图6所示。注意：此时，左侧的特征树发生了变化，多出了一项，如图7所示。用右键单击“结点组”，然后选择“编辑”，出现如图8所示的属性 面板。单击“计算”按钮，在结果栏中将出现三个接点，单击“确定”按钮
完成。 接点可在横梁的自由端以及两个或多个横梁相遇或
相交之处的每个位置自动识别出，夹具只应用到接点。
5)右键单击“零件2”，选择“应用材料到所有实体”项，如图9所示。在SolidWorks库中选择“合金钢”材料。
6)在铰接处将夹具添加到横梁自由端。一端有个销钉，另一端有滚柱。
a)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
，在图形区域单击图
。此时
时在左侧的特征树中出现对话框，选中“不可移动(无平移)”按钮示接点(如图10所示)，所选的接点出现在“铰接”框
内，并单击“确定”按钮
在Simulation算例树的夹具 文件夹中生成一个名为“夹具-1”的图标。
b)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
，在图形区域单击图
时在左侧的特征树中出现对话 框，选中“使用参考几何体”按钮示接点(如图11所示)，所选的接点出现在“铰接”
内，指定前视基准面为参考面，并。此时，在Simulation算例树
设定其的方向，如图12所示，并单击“确定”按钮的夹 具文件夹中生成一个名为“夹具-2”的图标。
7)为了指定载荷，我们需在两个实体面的中点建立草图点，如图12所示。然后用参考几何体命令建立参考点，如图13 所设置。
8)单击“外部载荷”按钮
下方的小三角，并单击下级 菜单中的“力”按钮
，在
图形区域选中靠近固定铰链一端 的“点1”，并设置参考几何体为“前视基准面”，再设置单 位为“S I”，并按图示设置力的大小为2500，方向向下，必要 时单击点选“反向”，设置后单击“确定”按钮
，如图14 所示。
9)单击“外部载荷”按钮
下方的小三角，并单击下级菜单中的“力”按钮
，在图
形区域选中靠近活动铰链一端 的“点2”，并设置参考几何体为“前视基准面”，再设置单 位为“S I”，并按图示设置力的大小为20，方向如图15所示， 必要时单击点选“反向”，设置后单击“确定”按钮
。
10)单击“外部载荷”按钮
下方的小三角，并单击下级菜单中的“力”按钮
，在
图形区域选中“拉伸2”实体，并 设置参考几何体为“前视基准面”，再设置单位为“S I”，并 勾选“按单位长度”，按图示设置力的大小为10000，方向如 图16所示，必要时单击点选“反向”，设置后单击“确定”按钮
。
11)单击“运行”按钮
，稍候即可完成分析过程(分析可能得花费几分钟，请耐心等
文件夹。
待)，并将分析结果显示在 Simulation算例树中结果
3.查看分析结果
1)查看抗剪图解。在Simulation算例树中，右键单击结果文件夹，在快捷菜单中选择“定义横梁图表”，如图17所示。在弹出的属性栏中按默认项(如图18所示)，单击“确定”按钮
完成，结果如图19所示。
有兴趣的朋友可以手工作图后与该结果进行比较，可发现结果吻合。
2)查看力矩图解。在Simulation算例树中，右键单击结果文件夹，在快捷菜单中选择“定义横梁图表”，结果如 图20所示。
有兴趣的朋友可以手工作图后与该结果进行比较，可发现结果吻合。
4.生成算例报告
至此，我们完成了横梁的力学分析模拟。
(未完待续)
