SolidWorks分割线特征在有限元分析中的应用.docVIP

第 22 卷第 2 期2012 年 4 月安徽冶金科技职业学院学报 Journal of Anhui Vocational College of Meta 第 22 卷第 2 期 2012 年 4 月 安徽冶金科技职业学院学报 Journal of Anhui Vocational College of Metallurgy and Technology Vol． 22． No． 2 Apr． 2012 分割线特征在有限元分析中的应用 SolidWorks 曹 静 ( 马钢集团姑山矿业公司 安徽马鞍山 243184) 摘 要: Solidworks 是一款功能强大的三维 CAD 软件。在使用 solidworks 对零部件进行有限元分析过程中，约束和载荷条 件是关键。提出通过巧用分割线特征对零件表面进行分割的方法，解决了某些场合载荷约束条件添加困难的问题，提高分 析结果的精确性。 关键词: 分割线; 载荷; 约束; 有限元分析 中图分类号: TH123 + ． 4 文献标识码: A 文章编号: 1672 － 9994( 2012) 02 － 0016 － 04 三维 CAD 与 CAE、CAM 结合的设计方法已被 广泛采用。Solidworks 是法国达索集团的子公司， solidworks 软件是世界上第一个基于 windows 开发 的三维 CAD 软件，该软件一直致力于提升三维 CAD 软件的易用性和高效性，多年的技术创新使 其成 为 3D 行 业 的 标 准。［1］ Cosmosworks 是 solid- works 无缝集成的有限元分析工具，包含静态力学、 振动与失稳、温度场等分析模块，并采用全球最快 的 FEA 解算器，功能强大。［2］ 在采用 cosmosworks 进行有限元分析时，约束 和载荷条件的正确与否是成败的关键。本文旨在 通过灵活准确运用分割线特征，为有限元分析添加 正确的载荷、约束条件。 方程，计算出 A 处所受力和力矩分别为 4 kN 和 6 k·Nm; ( 2) 根据梁截面参数计算截面对其对称轴的 3 惯性矩 I = bh ; 12 ( 3) 由于梁只发生弯曲变形，故可采用解析法 按照二向应力状态对梁进行应力分析，按照公式 σ 2 F( h － y2 ) = My和 τ = 4 计算出 A 处的正应力 σ 和 I 切应力 τ; 2I ( 4) 根据材料和所受应力状态选择第三或第 四强度理论进行校核。 从上面的解题步骤可以看出，整个过程需要对 应用于悬臂梁的静力分析 在工程中，经常遇到像桥式起重机的大梁、火 车轮轴、轧辊这样的杆件，此类杆件的横截面都有 一根对称轴，即也存在一个包含轴线的纵向对称 面。当杆件受到一个或多个径向力后，杆件发生弯 曲变形，此时可按照静定梁的受力问题去解决。 例如，如图 1 所示，材质为 Q235 的悬臂梁总 长 4 m，截面尺寸为 50 mm × 100 mm，在悬臂梁一 端 2 m 长度上有均布载荷 q = 2 kN / m，解决此问题 的常规方法是借助于力学工具，计算出悬臂梁的具 体受力状态，然后再按第三或第四强度理论进行强 度校核。［3］基本分析过程如下: ( 1) 对梁进行受力分析，列出力和力矩的平衡 1 力学公式深入了解，并存在大量计算，稍有疏忽便 容易产生错误。 采用 cosmosworks 处理该问题时，其静力分析 的基本步骤一般为: ( 1 ) 确定结构的分析方案，简 化模型; ( 2) 确定单元类型、实常量; ( 3 ) 建模; ( 4 ) 设定材料，将材料、实常量等参数赋给模型; ( 5 ) 划 分网格; ( 6) 施加载荷和约束; ( 7 ) 求解，进入后处 理; ( 8) 评价分析结果。其中，合理的建立模型起 着至关重要的作用，建模质量的好坏，将直接影响 网格的划分、载荷和约束的添加，甚至可能导致计 算结果错误。 本例中的悬臂梁形状简单，可在 Solidworks 中 通过拉伸命令直接拉伸出该梁特征，但在添加载荷 时，问题出现了: 单击该受力面，整个梁的上表面均 收稿日期: 2012 － 02 － 23 作者简介: 曹静( 1985 － ) ，女，马钢集团姑山矿业公司，工程技术人 被选中，无法只选择其中一部分。此时若要成功添 ，具体步骤为: 在梁的上表面绘制一直线作为分的直线，要 ，具体步骤为: 在梁的上表面绘制一直线作为分 的直线，要分割的面一栏选择梁的受力面( 图 2 ) 线投影的草图，退出草图后依次选择插入→曲线 单击确定，受力面即被分为符合要求的两平面( 图 分割线，出现分割线特征操作的对话框，选择分 3) ，载荷条件的添加问题便可迎刃而解，所得应力 类型为投影，要投影的草图一栏选择第一步绘制 分析结果如图 4