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SolidWorks Simulation做為世界上最快的有限元分析軟件采用FFE(FastfiniteElement)技術使得復雜耗時的工程分析時間大大縮短。SolidWorks Simulation主要功能模塊(產品):SolidWorks Simulation、SolidWorks Motion、SolidWorks Flow Simulation、COSMOSM,其中SolidWorks Simulation、SolidWorks Motion、SolidWorks Flow Simulation做為標準插件集成在SolidWorks中,整個的使用界面完全是Solidworks的風格,只須簡單的操作,便可進行分析。COSMOSM是另一個獨立的界面,它提供SolidWorks Simulation所有的分析功能。
這些分析模塊與SolidWorks無縫集成,可以實現(xiàn)對任何復雜的零件和裝配體進行有限元分析的功能,并能將三維模型的更新時時反映到分析過程中,這是目前任何其他分析軟件無法做到的。
Simulation為設計工程師在SolidWorks的環(huán)境下,提供比較完整的分析手段。傳統(tǒng)的方法在分析裝配體時是先把零件拆散,然后一個個分別處理,耗時耗力,又存在計算結果不精確的缺點。Simulation提供了多場/多組件的復雜裝配分析,從而大大簡化工程師的勞動,使得分析能夠更好地模擬真實世界,結果更精確。
1)強度分析
強度分析計算的是位移、反作用力、應變、應力和安全系數(shù)分布以及摩擦力對其的影響。通過相應的評估標準來確定所分析的零部件是否符合設計要求。可以快速的評估出零部件最危險薄弱的地方。安全系數(shù)計算基于四個失效準則中的其中一個準則。安全系數(shù)的評估,低于設計標準一即表示零部件不符合要求。相鄰區(qū)域中安全系數(shù)較大即表明應力較低,設計人員可以對該零部件進行優(yōu)化。

SolidWorks Simulation對吊機骨架的力學分析
2) 頻率分析
當靜止狀態(tài)的實體受到干擾時,通常會以一定的頻率振動,這一頻率也稱作固有頻率或共振頻率。最低的固有頻率稱作基礎頻率。對于每個固有頻率,實體都呈一定的形狀,也稱作模式形狀。頻率分析就是計算固有頻率和相關的模式形狀。
理論上,實體具有無限個模式。對于有限元分析,理論上,有多少個自由度 (DOF),就有多少個模式。在大多數(shù)情況下,只考慮其中的一些模式。
如果實體承擔的是動態(tài)載荷,且載荷以其中一個固有頻率振動,就會發(fā)生過度反應。這種現(xiàn)象就稱為共振。例如,如果一輛汽車的一個輪胎失去平衡,則在一定速度下,由于共振現(xiàn)象,這輛汽車會發(fā)生劇烈搖擺。而以其它速度行駛時,這種搖擺現(xiàn)象就會減輕或消失。另一個范例是高音(例如歌劇演唱者的聲音)可能會導致玻璃震碎。
頻率分析可幫助您避免由于共振造成的過度應力而導致的失效。它還提供了有關如何解決動態(tài)反應問題的信息。
3) 熱力分析
熱算例根據(jù)熱的產生、傳導、對流及輻射條件計算溫度、溫度梯度和熱流??梢允褂酶飨蛲浴⒄桓飨虍愋约盁崦舨牧?。熱算例可幫助避免發(fā)生不合需要的熱力條件,可以查看零部件溫度的情況。例如過熱和熔化。
4) 扭曲分析
扭曲指的是由于軸載荷而突然產生的大型位移。對于承載軸載荷的細長結構而言,即使載荷低于導致材料失效所需的載荷水平,仍可能由于產生扭曲而失效。在不同載荷水平的作用下,扭曲可能以不同的模式發(fā)生。在很多情況下,只考慮最低的扭曲載荷。扭曲算例可以幫助避免材料因扭曲而失效。
5) 跌落測試
掉落測試算例用來評估設計掉落在硬地板上的效應。除引力外,還可以指定掉落距離或撞擊時的速度。該程序通過顯性積分方法解出動態(tài)問題為時間的函數(shù)。顯性方法速度快,但要求使用小的時間增量。由于分析過程中可能產生大量的信息,該程序將以一定的時間間隔在指定的位置保存結果,然后運行分析。完成分析之后,可以繪制有關位移、速度、加速度、應變和應力的圖表。
6)疲勞分析
即使引發(fā)的應力比所允許的應力極限要小很多,反復裝載在過一段時間后會削弱物體。某一位置發(fā)生疲勞失效所需的周期數(shù)取決于材料和應力波動。對于特定材料而言,這些信息由曲線(稱為 S-N 曲線)給出。曲線描繪了在不同應力水平下導致失效的周期數(shù)。疲勞算例根據(jù)疲勞事件和 S-N 曲線評估物體的使用壽命。不僅可以計算恒定周期載荷的高低幅度事件,還可以計算可變周期載荷的疲勞事件。
6) 非線性分析
如果線性靜態(tài)分析的前提條件不適用,則可以使用非線性算例來解決問題。非線性的主要來源有:大型位移、非線性材料屬性和接觸。非線性算例以不斷遞增和變化的載荷級別和約束來計算位移、反作用力、應變和應力。當慣性力和阻力可被忽略時,您可使用非線性動態(tài)分析。
非線性算例是指非線性結構算例。對于熱力算例,該軟件根據(jù)材料屬性和熱力約束及載荷自動解決線性問題或非線性問題。
解決非線性問題比解決相似的線性靜態(tài)算例所需的時間和資源要多得多。重疊原則不適用于非線性算例。非線性算例有助于您超出靜態(tài)算例和扭曲算例的限制來評估設計的行為。當激活了大型位移選項之后,靜態(tài)算例可以為接觸問題提供非線性求解。
7) 線性動力分析
線性動態(tài)算例計算模型由于突然應用的載荷或隨時間或頻率更改的響應。線性動態(tài)算例以頻率算例為基礎??梢杂嬎慊跁r間歷史的模態(tài)分析、諧波分析以及無規(guī)則振動。本軟件將通過累積每種模式對負載環(huán)境的貢獻來計算模型的作用。在大多數(shù)情況下,只有較低的模式會對模型的響應發(fā)揮主要作用。模式的作用取決于載荷的頻率內容、量、方向、持續(xù)時間和位置。動態(tài)分析的目標包括:(a) 設計要在動態(tài)環(huán)境中始終正常工作的結構體系和機械體系;(b) 削弱振動效應。
8) 設計優(yōu)化
優(yōu)化設計算例根據(jù)幾何設計自動進行搜索,以獲得最佳設計。該軟件配備的技術可以快速測出趨勢,然后通過最少的運行次數(shù)確定最佳解決方案。優(yōu)化設計算例要求定義以下內容:目的或目標,確定算例的目標。例如,最大程度地減少要用的材料。設計變量,選擇可能更改和設定其范圍的尺寸。約束,設定優(yōu)化設計必須滿足的條件。SolidWorks Simulation整個界面就象SolidWorks一樣友好,建模、分析全部集成在一個窗口,模型數(shù)據(jù)全面關聯(lián),自動更新。載荷、約束直接加在模型上,而不是加在節(jié)點和單元體上。分析前準備條件只有3大步,即建模、定義材質、增加載荷同約束,自動劃分網(wǎng)格。SolidWorks Simulation提供的精確劃分網(wǎng)格功能,可以創(chuàng)建最完美的網(wǎng)格,保證分析順利進行。劃分網(wǎng)格之后即可運行分析,迅速得到分析結果。它提供了一整套結果智能化分析工具,可以對應力、應變、位移、變形、設計檢查項目,用圖像、圖表、動畫、探測器表達分析結果。

SolidWorks Simulation對零件進行優(yōu)化
9) SolidWorks Motion
SolidWorks Motion是為廣大用戶提供的實現(xiàn)虛似仿真的優(yōu)秀工具。它是一個全功能運動仿真軟件,與當今主流的三維CAD軟件SolidWorks無縫集成。它可以對復雜機械系統(tǒng)進行完整的運動學和動力學仿真分析,它可以自動劃分系統(tǒng)中的零件運動類型及聯(lián)結運動幅情況,得到系統(tǒng)中各零部件的運動情況,包括位移、速度、加速度和作用力及反作用力等,并以動畫、圖形、表格等多種形式輸出結果。并且還可將零部件在復雜運動情況下的復雜載荷情況直接輸出到SolidWorks Simulation等主流有限元分析軟件中以作出正確的強度和結構分析。
SolidWorks 是世界上第一家能夠直接模擬接觸式的機械機構運動干涉的運動情況的CAD軟件公司,減少了建造樣機所需的時間和費用。驅動機械運動的模型有:電機、彈簧、重力等,同時還增加了記錄和播放的功能。同時,在三維中增加了皮帶輪機構的設計功能。比如給定皮帶的總長度,挪動不同輪的相對位置時,系統(tǒng)會自動計算或調整整個機構,并自動提示是否需要在旁邊添加小的滑輪來保持機構的合理運動等。SolidWorks運動仿真效果圖如圖所示。
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