solidworks进行有限元分析的一般步骤说课材料
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一.Solidworks Simulation中有四种单元类型:一阶实体四面体单元,二阶实体四面体单元,一阶三角形壳单元,一阶三角形壳单元,二.模型分析的关键步骤:1.创建算例:对模型的每次分析都是一个算例。
一个模型可包含多个算例。
2.应用材料:向模型添加包含物理信息(如屈服强度)的材料。
3.添加约束:模拟真实的模型装夹方式,对模型添加夹具(约束)。
4.施加载荷:载荷反映了作用在模型上的力。
5.划分网格:模型被细分为有限个单元。
6.运行分析:求解计算模型中的位移,应变和应力。
7.分析结果:解释分析的结果。
三.夹具类型及属性:标准夹具:1.固定几何体2.滚柱/滑杆3.固定铰链高级外部力:1.对称2.圆围对称3.使用参考几何体4.在平面上5.在圆柱子面上6.在球面上四.怎样装入Simulation:选择工具---插件命令,在弹出的插件对话框中的SolidworksPremium Add-ins插件栏中勾选Solidworks Simulation,并单击确定。
则会在命令管理器中显示Simulation管理器。
在插件对话框中还有Solidworks插件和其它插件两栏的命令可供选择。
五. Simulation(有限元分析)的操作步骤:打开一模型,单击Simulatio标签栏,1.单击新算例,在算例对话框中输入算例的名称(如深梁),并在类型中选择一种,点击确定;2.然后在模型树中选择名称(如深梁),单击应用材料命令,在弹出的材料对话框中选择一种材料,单击确定,对模型赋予材料;3.单击夹具顾问命令,在弹出的Simulation顾问对话框中单击添加夹具命令,在弹出的夹具对话框中的类型栏中的标准栏中单击固定几何体按钮,在符号设定下的符号大小中输入300,再选择一个面,也可以在高级栏中选择相应的命令,单击确定;4.再单击外部载荷顾问下拉列表中的压力命令,在弹出的压力对话框中类型栏中的类型中选择一个面,一般选择垂直于所选面选项,在压强值栏中选择压强的单位和压强值的大小,完成后单击确定;5.再单击运行下拉列表下的生成网格命令,在弹出的网格对话框中设置好后,单击确定;再单击运行按钮,系统自动运算完成,可以查看生成的几个结果。
SolidWorksSimulation有限元分析培训教程SolidWorks Simulation是一种用于进行有限元分析的软件工具,它可以帮助工程师们在设计阶段,预测和模拟产品性能。
这样可以帮助他们提前发现和解决可能存在的问题,更加准确地评估产品的稳定性和可靠性。
在进行SolidWorks Simulation有限元分析之前,首先需要创建CAD模型。
然后,可以使用SolidWorks Simulation中的各种分析工具来模拟和测试产品的行为。
有限元分析是一种通过将复杂的结构分解成许多小的有限元来近似解决方程的方法。
这些有限元是通过将结构分割成离散的区域来建立的,每个区域都可以用简单的数学模型来表示。
然后,通过求解这些模型,可以预测产品在不同载荷下的响应和变形。
在进行分析之前,首先需要定义边界条件和载荷。
边界条件包括固定支撑点、连接约束等;载荷包括力、压力、温度等。
这些条件和载荷的定义将直接影响分析结果。
完成边界条件和载荷的定义后,可以对模型进行网格划分。
网格划分的目的是将有限元分析中所需的离散节点与连续物体的实际形状和尺寸相匹配。
划分网格后,可以通过求解有限元方程组来得到产品在给定条件下的响应和变形。
除了分析结果之外,SolidWorks Simulation还可以提供其他有用的信息,如应力分布、位移图、动画等。
这些信息可以帮助工程师们更好地理解产品的行为,并做出正确的决策。
1. SolidWorks Simulation的基本概念和界面介绍。
包括如何打开SolidWorks Simulation,如何导入CAD模型,如何创建分析模型等。
2.分析前的准备工作。
包括如何定义边界条件和载荷,如何选择适当的分析类型,如何进行网格划分等。
3.分析过程的设置和求解。
包括如何设置参数,如何进行求解,如何查看分析结果等。
4.分析结果的解读和分析。
包括如何分析应力分布、位移图、动画等结果,如何识别问题和改进设计。
Solidworks有限元分析介绍Solidworks有限元分析(Finite Element Analysis,简称FEA)是一种用于模拟和分析物体结构行为的方法。
它可以帮助工程师们更好地了解产品的性能、强度和耐久性,从而优化设计并减少开发成本。
本文将介绍Solidworks有限元分析的基本概念、步骤和应用场景,并提供一些实际案例来说明其实际应用。
有限元分析的基本概念有限元分析是一种将复杂结构离散化为多个小元素(也称为有限元)的方法,然后对每个小元素进行计算并将其整合到整个结构中的解析技术。
它基于物体受力平衡原理和材料力学行为,利用数值方法求解一系列线性或非线性方程,从而得出结构的应力、变形和振动等特性。
在Solidworks中,用户可以通过插件或内置功能进行有限元分析。
用户需要先导入或创建结构的CAD模型,然后将其转换为有限元模型。
然后,用户可以定义加载条件、约束条件和材料属性等,进行分析并获取结果。
有限元分析的步骤有限元分析通常需要以下步骤:1.导入或创建CAD模型:用户可以通过Solidworks的CAD工具导入现有模型,或使用其设计功能创建新的模型。
2.网格划分:将结构离散化为多个小元素,通常是三角形或四边形的网格。
Solidworks可以自动进行网格划分,也可以手动调整网格密度。
3.定义边界条件:用户需要定义加载条件和约束条件。
加载条件可以是力、压力、温度等,约束条件可以是固定支撑、固定位移等。
4.定义材料属性:用户需要指定每个小元素的材料属性,如杨氏模量、泊松比等。
Solidworks提供了常见材料的数据库,用户可以选择合适的材料。
5.运行分析:用户可以定义分析类型和求解器选项,然后运行有限元分析。
Solidworks会根据用户的设置计算结构的应力、变形和振动等特性。
6.结果分析:分析完成后,用户可以通过Solidworks提供的结果查看工具,如色标图、图表和动画等来分析结果。
用户可以根据结果进行优化设计或验证设计的准确性。
SolidWorksSimulation有限元分析培训教程1SolidWorksSimulation有限元分析培训教程1SolidWorks Simulation是一种基于有限元分析(FEA)的软件工具,它能够帮助工程师们更好地理解和预测产品在不同工况下的性能。
本文将介绍SolidWorks Simulation有限元分析培训教程的第一部分内容。
SolidWorks Simulation有限元分析培训教程的第一部分主要涵盖了以下几个方面的内容:介绍有限元分析的基本原理和应用、软件界面的介绍和操作、建立有限元模型、设置边界条件、进行求解和结果分析。
首先,教程会介绍有限元分析的基本原理和应用。
有限元分析是一种数值计算方法,通过将实际结构或系统分割成有限数量的小元素,再通过求解这些小元素之间的相互作用,从而得到整个结构或系统的行为和性能。
有限元分析广泛应用于产品设计和工程分析领域,能够帮助工程师们更好地优化产品设计,提高产品的性能和可靠性。
同时,教程还会介绍如何设置边界条件。
边界条件是有限元分析中非常重要的一部分,它决定了结构或系统在分析过程中的约束和加载情况。
教程将会介绍如何设置约束条件和加载条件,如固定支撑、力加载、压力加载等。
最后,教程会介绍如何进行求解和结果分析。
求解是有限元分析的核心过程,它通过数值方法求解有限元模型的方程组,得到结构或系统的响应结果。
教程将会介绍如何进行求解,以及如何对求解结果进行后处理和分析,如应力分析、位移分析、变形分析等。
综上所述,SolidWorks Simulation有限元分析培训教程的第一部分内容涵盖了有限元分析的基本原理和应用、软件界面的介绍和操作、建立有限元模型、设置边界条件、进行求解和结果分析等方面的内容。
通过学习这些内容,工程师们能够更好地掌握SolidWorks Simulation有限元分析的基本技能,从而能够更好地应用于产品设计和工程分析中。
基于SolidWorksSimulation的有限元分析方法SolidWorks Simulation是一种基于有限元分析(FEA)方法的软件,用于进行结构、流体和热传递分析。
该软件提供了一种直观且易于使用的方法,使工程师能够对产品在各种工作条件下的性能进行有效评估。
通过使用SolidWorks Simulation,工程师可以预测产品在真实环境中的行为,并进行系统优化,从而减少实际试验所需的时间和成本。
有限元分析是一种数值模拟技术,用于求解连续介质中的力学问题。
它将复杂的结构分解为多个单元,每个单元都有简化的几何和物理特性。
然后,通过求解每个单元内部的方程,可以得到整个结构的响应。
SolidWorks Simulation使用这种方法来解决各种工程问题,包括结构强度、热传导、振动和流体流动等。
对于结构分析,SolidWorks Simulation可以帮助工程师评估产品的强度、刚度和变形。
它可以模拟应力和应变分布,并显示在模型的各个部分。
通过调整材料属性和几何参数,可以优化产品的设计,以提高其性能并满足设计要求。
此外,SolidWorks Simulation还提供了疲劳分析工具,可以用于评估结构在长期使用后的寿命。
在流体力学方面,SolidWorks Simulation可以模拟空气和液体的流动以及传热过程。
工程师可以分析流体力学特性,如速度、压力、流量和涡旋等,并通过改变几何形状和边界条件来优化产品的设计。
此外,SolidWorks Simulation还可以模拟辐射传热、对流传热和传导传热等热传递过程。
使用SolidWorks Simulation可以帮助工程师提前发现设计中的问题,并减少试验和原型制作所需的成本和时间。
它还可以帮助工程师进行系统优化,以满足性能要求并提高产品的质量和可靠性。
SolidWorks Simulation提供了直观的用户界面和强大的后处理工具,使工程师能够更好地理解和解释分析结果。
SolidWorksSimulation有限元分析培训教程SolidWorks Simulation是一款强大的有限元分析软件,广泛应用于工程设计和分析领域。
本文将为您介绍SolidWorks Simulation有限元分析培训教程,帮助您更好地了解和掌握该软件。
首先,我们将介绍SolidWorks Simulation的基本概念和工作流程。
SolidWorks Simulation是一种基于有限元分析原理的虚拟仿真软件,可以帮助工程师预测产品在不同工况下的性能和行为。
它可以模拟各种物理现象,如结构应力、热传导、振动等,并提供详细的分析结果和可视化展示。
在使用SolidWorks Simulation进行有限元分析之前,我们需要进行准备工作。
首先,我们需要创建几何模型,可以使用SolidWorks软件进行建模。
然后,我们需要定义材料属性,包括材料的弹性模量、泊松比等参数。
接下来,我们需要设置边界条件和加载条件,以模拟实际工况。
在进行有限元分析之前,我们需要进行网格划分。
网格划分是将几何模型划分为小网格单元,用于数值计算。
SolidWorks Simulation提供了自动网格划分工具,可以根据用户定义的精度要求进行自动划分。
划分好网格后,我们可以进行材料和加载条件的分配。
完成准备工作后,我们可以进行有限元分析。
首先,我们可以进行静力分析,计算结构在静力工况下的应力和变形。
SolidWorks Simulation 提供了多种求解器,可以根据不同需求选择合适的求解器。
静力分析结果可以帮助我们评估结构的强度和刚度。
除了静力分析,SolidWorks Simulation还支持其他类型的分析。
例如,动力分析可以模拟结构在振动工况下的响应;热分析可以模拟结构在热传导工况下的温度分布。
这些分析可以帮助我们更全面地了解结构的行为和性能。
完成有限元分析后,我们可以查看分析结果并进行后处理。
SolidWorks Simulation提供了丰富的后处理工具,可以直观地展示分析结果。
Solidworks有限元分析教程1. 准备模型:首先在Solidworks中创建需要进行有限元分析的三维模型。
模型可以是机械零件、结构构件、流体装置等。
确保模型的几何形状和尺寸都准确无误。
2.设置边界条件:定义边界条件是有限元分析的关键。
通过固定边界、施加力或位移、设置流体边界等方式,将模型恰当地约束和加载。
这些边界条件将影响模型的实际应力和变形情况。
3. 网格划分:有限元分析将模型离散为许多小单元,称为单元网格。
网格划分的质量对分析结果的准确性和计算效率至关重要。
Solidworks提供了多种单元类型和划分方法选择,如四边形单元、三角形单元、六面体单元等。
4.材料属性:为了准确描述材料的性能,需要为模型定义适当的材料属性。
包括杨氏模量、泊松比、线膨胀系数等。
这些参数将直接影响分析结果,如应力和变形。
5. 完成有限元分析:设置完边界条件、网格划分和材料属性后,可以进行有限元分析。
Solidworks提供了多种求解器和分析工具,可以计算模型在加载下的应力、变形和位移等信息。
6.结果评估和优化:有限元分析生成的结果包括应力云图、位移云图、变形云图等。
通过分析这些结果,可以评估模型的性能和瓶颈,进行优化和改进。
根据分析结果,可以对模型的材料、几何形状、设计参数等进行调整和优化。
总之,Solidworks有限元分析是一种非常有用的工程工具,可以帮助工程师评估和优化设计方案。
通过准确设置边界条件、网格划分和材料属性,进行有限元分析并评估结果,工程师可以更好地理解模型的性能,并进行针对性的改进。
这些步骤和方法将确保分析结果的可靠性和准确性,提高设计工作的效率和效果。
SolidWorks有限元分析流程对于很多专业,在进行设计完成后,为了缩短开发周期,往往需要配合仿真结果进行,机械行业更是如此。
平时大家多采用专业有限元仿真软件进行仿真分析,如ANSYS;不过SolidWorks软件因为制图简单,同时存在专用的有限元仿真模块Simulation,对于初学者往往更加适用,下面简单介绍下SolidWorks Simulation仿真流程。
分析流程关键步骤如下:(1)创建算例;对模型的每次分析都是一个算例,一个模型可以包含多个算例。
(2)应用材料;指定模型的材料属性,如铝合金、钢材等,同时对屈服强度等进行设定或者默认值。
(3)添加约束;模拟真实情况下模型的装夹安装方式,对模型添加夹具进行约束。
(4)施加载荷;对现实工况环境下作用在模型上的载荷进行集中体现。
(5)划分网格;对模型进行离散化,便于得到精确的解值。
(6)运行分析;求解模型中的位移、应力、应变等。
(7)分析结果;进行分析结果的解释和应用。
实例分析2.1 创建算例首先需要建立一个模型,或者打开一个绘制好的需要仿真的模型,然后如下图所示,按照箭头指示,鼠标左键点击1,然后点击2所示的SolidWorks Simulation按钮;接着鼠标左键点击3,然后点击4;建立新的算例;按照自己需要的项目进行生成指定的算例,本设计基于静力学进行仿真,按下图操作;这个时候一个新的算例就生成了,如下图所示;2.2 应用材料鼠标左键点击“应用材料”按钮,会生成如下图箭头指示2所示界面,然后选定需要的材料,在箭头3所示处查看材料属性,无误后,点击箭头4所示的应用,然后点击箭头5所示的关闭按钮,这个时候,材料赋值完成。
2.3 添加约束点击夹具顾问进行模型的约束添加,不进行详述;如下图进行了模型的固定操作;2.4 施加载荷点击外部载荷顾问,进行载荷施加,如力、扭矩等;值得一提的是,一定要施加和工况情况下一致或者可以替代的力的形式和作用位置;如下图,对模型一面施加一个数值为1000N的压力;如下图,对模型施加一个数值为1000N的拉力;如下图,对模型施加一个面的拉压力;2.5 划分网格划分网格一直是有限元仿真中对结果影响最大的一步;如下图所示,点击运行此算例下拉菜单中的生成网格按钮,会出现网格设置界面;在网格设置界面,分别网格参数进行选择,最多的是选用基于曲率的网格,主要是在该模式下算法能够生成可变化单元大小的网格,有利于在几何体的细小特征处获得精确的结果。
solidworks有限元分析步骤
1.添加模型材料
2.固定几何体
点击“夹具顾问下拉菜单”,选择“固定几何体”,添加模型约束,选择零件的下表面,作为固定面,确定。
3.进行网格划分
点击“运行此算例”“生成网格”调节划分粗糙度,生产网格划分。
4.4
添加载荷
点击“外部载荷”“力”,选择上表面为载荷面,修改负载的数值,确定。
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SOLIDWORKS Simulation功能中有限元分析的介绍与学习SOLIDWORKS Simulation 功能在设计时快速轻松地使用高级仿真技术来优化性能南京东岱软件有限公司的产品中具有易于使用的 CAD 嵌入式分析功能的 SOLIDWORKS Simulation 软件工具和解决方案,使所有设计师和工程师能够模拟和分析设计性能。
在设计时,可以快速轻松地利用高级仿真技术来优化性能,以减少对成本高昂的样机的需求、消除返工和延迟,以及节省时间和开发成本。
下面就以有限元分析这一功能为例来介绍其强大的功能及易于操作的优点。
有限元分析 (FEA) 概述SOLIDWORKS Simulation 使用有限元方法的位移公式在内部和外部载荷下计算零部件的位移、应变和应力。
通过使用四面体单元 (3D)、三角形单元 (2D) 和横梁单元来离散被分析的几何体,并通过直接稀疏求解器或迭代求解器对其进行解算。
SOLIDWORKS Simulation 还提供了针对平面应力、平面应变、拉伸和轴对称选项的 2D 简化假设。
有限元的分析功能的优点及功能使用快速求解、与 CAD 集成的 SOLIDWORKS Simulation 可助您有效优化和验证每个设计步骤,从而确保较高的质量、性能和安全性。
南京东岱软件SOLIDWORKS Simulation 解决方案和功能与 SOLIDWORKS CAD 紧密集成,可供您在设计过程中方便使用——这将减少对成本高昂的样机的需求,消除返工和延迟,同时节省时间和开发成本。
对于壳体网格划分,SOLIDWORKS Simulation 提供了一个称作Shell Manager 的效率工具来管理零件或装配体文档的多壳体定义。
它将工作流程改进为根据类型、厚度或材料来组织壳体,并允许更好地可视化和验证壳体属性。
通过与 SOLIDWORKS 3D CAD 集成,使用 SOLIDWORKS Simulation 的有限元分析可在网格划分过程中获知准确的几何体。
正确认识SolidWorksSimulation有限元分析
在跟客户的多年沟通中,很多设计工程师对于有限元分析的认识还是比较少,大体情况是知道有限元分析是做什么的,知道能做静态分析,疲劳分析、频率分析、震动分析、非线性分析等等。
但是部分工程师认为有限元分析后直接就能自动把问题处理掉。
这篇文章的目的是通过一个案例将有限元分析的思路和流程给大家解释一下。
首先有限元分析结果它是个近似值,不是准确值(因为理论计算的原因)。
它的作用是通过设计阶段的分析发现潜在问题,从而减少样机的生产,注意是减少不是不用生产样机。
其次有限元分析是验证功能,它只能验证你的方案是否有潜在问题,而不能自动一步处理。
所以一般是两种方法:1,前期设计多种模型方案,对其一一进行有限元分析,从而找到最佳的方案;2,分析当前的设计,发现问题后修改方案,从而获得最终的结果。
请看如下案例介绍《设计方案决策与优化——如何设计合理的承载框架》
哪种设计方案更稳固? 稳固多少?
30° 45° 60°
通过验证发现同样受力情况下,支撑筋60度稳固性最好。
同样,确定60度的支撑筋之后在保证安全系数大于2的情况下,选什么材料、尺寸、成本才最佳呢?
按照同样的思路将各方案再次运行计算后,可以获得如下结果:
通过如上案例讲解,相信大家对有限元分析的思路有了大致的了解。
具体的SolidWorks Simulation软件操作方法大家可以联系南京东岱获取相关知识。
s o l i d w o r k s进行有限元分析的一般步骤1.软件形式:㈠. SolidWorks的内置形式:◆COSMOSXpress——只有对一些具有简单载荷和支撑类型的零件的静态分析。
㈡. SolidWorks的插件形式:◆COSMOSWorks Designer——对零件或装配体的静态分析。
◆COSMOSWorks Professional——对零件或装配体的静态、热传导、扭曲、频率、掉落测试、优化、疲劳分析。
◆COSMOSWorks Advanced Professional——在COSMOSWorks Professional的所有功能上增加了非线性和高级动力学分析。
㈢. 单独发行形式:◆ COSMOS DesignSTAR——功能与COSMOSWorks Advanced Professional相同。
2.使用FEA的一般步骤:FEA=Finite Element Analysis——是一种工程数值分析工具,但不是唯一的数值分析工具!其它的数值分析工具还有:有限差分法、边界元法、有限体积法…①建立数学模型——有时,需要修改CAD几何模型以满足网格划分的需要,(即从CAD几何体→FEA几何体),共有下列三法:▲特征消隐:指合并和消除在分析中认为不重要的几何特征,如外圆角、圆边、标志等。
▲理想化:理想化是更具有积极意义的工作,如将一个薄壁模型用一个平面来代理(注:如果选中了“使用中面的壳网格”做为“网格类型”,COSMOSWorks 会自动地创建曲面几何体)。
▲清除:因为用于划分网格的几何模型必须满足比实体模型更高的要求。
如模型中的细长面、多重实体、移动实体及其它质量问题会造成网格划分的困难甚至无法划分网格—这时我们可以使用CAD质量检查工具(即SW菜单: Tools →Check…)来检验问题所在,另外含有非常短的边或面、小的特征也必须清除掉(小特征是指其特征尺寸相对于整个模型尺寸非常小!但如果分析的目的是找出圆角附近的应力分布,那么此时非常小的内部圆角应该被保留)。
②建立有限元模型——即FEA的预处理部分,包括五个步骤:▲选择网格种类及定义分析类型(共有静态、热传导、频率…等八种类别)——这时将产生一个FEA算例,左侧浏览器中之算例名称之后的括号里是配置名称;▲添加材料属性: 材料属性通常从材料库中选择,它不并考虑缺陷和表面条件等因素,与几何模型相比,它有更多的不确定性。
◇右键单击“实体文件夹”并选择“应用材料到所有”——所有零部件将被赋予相同的材料属性。
◇右键单击“实体文件夹”下的某个具体零件文件夹并选择“应用材料到所有实体”——某个零件的所有实体(多实体)将被赋予指定的材料属性。
◇右键单击“实体文件夹”下具体零件的某个“Body”并选择“应用材料到实体”——只有该“Body”被赋予指定的材料属性。
▲施加约束:定义约束是最容易产生误差的地方。
通常的误差来自于过约束模型,其后果是:结构过于刚硬并低估了实际变形量和应力值。
对装配体而言,还要定义“接触/间隙”这种特殊的“约束”。
约束的目的是禁止模型的刚体位移。
在COSMOSWorks中共有十种约束(不包括“接触/间隙”)。
它也意味着处于指定的“点、线、面”上的全部这些节点所受到的约束。
约束符号中的箭头表示“平移”约束,而圆盘则表示“回转”约束(实体单元的每个节点仅有3个移动自由度,而壳单元有6个自由度)。
对“Solid mesh”而言,因为节点无转动自由度,所以选择“固定”和“不可移动”的效果是完全一样的。
定义完约束之后,模型的空间位置就被固定下来了。
此时,模型不可能再发生除弹形变形之外的位移(在FEA的静态分析中,可能存在的也只能是弹形位移),称之为“模型没有刚体位移”。
▲定义载荷:在现实中,只能大概地知道载荷的大小、分布、时间依赖关系。
所以,必须在FEA分析中通过简化的假设做出近似的估计。
因此,定义载荷会产生较大的建模误差(理想化误差)。
注:前面的四项统称为FEA分析的“预处理”,它们的不确定性程度从高到低依次为:约束、载荷、材料、几何模型。
▲网格划分:a). COSMOSWorks中只有两类单元:一阶单元(草稿品质单元)和二阶单元(高品质单元)。
或:实体四面体单元和三角形壳单元。
这样,COSMOSWorks共有四种单元类型:一阶实体四面体单元(只有4个角节点,1个高斯点)、二阶实体四面体单元(有4个角节点和6个中间节点,共计10个节点,4个高斯点)、一阶三角形壳单元(只有3个角节点,1个高斯点)、二阶三角形壳单元(有3个角节点和3个中间节点,共计6个节点,3个高斯点)——这里的四面体不一定是正四面体,而三角形也不一定是正三角形。
此外,二阶单元的边和面都可以是曲线形状,以模拟单元因加载而变形的实际情形。
b).单元的品质可通过SW菜单: COSMOSWorks→Options…→选Mesh标签…c).一般FEA中拥有最少节点的单元是横梁单元,它只有2个节点(即梁的两个端点),但每个节点处均有6个自由度(即三个平移分量加三个转动位移分量)。
d). 二阶实体四面体单元和二阶三角形壳单元适用于曲线形的几何体。
e).某些类型的形状既可以使用实体单元也可以使用壳单元,具体选用什么类型的单元取决于分析的目的。
然而,通常情况下,几何体的天然形状决定了所使用的单元类型,比如,一些铸件只能用实体网格划分,而一张金属板材最好使用壳单元。
f).有限单元网格中的自由度是指单元节点的自由度。
实体单元的每个节点有三个自由度(三个平移分量),壳单元的每个节点有六个自由度(三个平移分量加三个转动位移分量)。
节点的位移即为这些分量的几何合成矢量。
g).在进行网格划分时,单元在匹配几何体的过程中会经历变形扭曲,但过度的扭曲会导致单元的恶化,从而导致计算量徒增和计算精度大大地降低,甚至会无法计算。
为此,需要通过控制默认单元的大小(即SW菜单: COSMOSWorks→Mesh→Create…,其中:Coarse对应大,Fine对应小)或应用局部网格控制(即SW菜单: COSMOSWorks→Mesh→Apply Control…)来避免单元的过度扭曲。
h).网格质量保证:包括长宽比检查和Jacobian检查, 这些检查由程序自动执行。
长宽比检查:正四面体的长宽比通常被用做计算其它单元的长宽比。
一个单元的长宽比定义为:四面体的最长边的长度值/四面体的顶点到其相对面的法向距离的最小长度值。
这里,顶点的相对面需用正四面体正则化,并假定四面体的4个角点之间用直线相连。
非常小的正四面体单元的长宽比可近似地认为是1.0。
作为长宽比检查的一部分,COSMOSWorks还自动执行边长检查、内切圆和外接圆检查,以及法向长度检查。
Jacobian检查:即检查雅可比行列式的值,用于判断单元的弯曲程度。
一个极端扭曲单元的雅可比行列式是负值,而负的雅可比行列式会导致FEA程序的终止。
Jacobian检查是基于一系列点(高斯点或节点),这些点位于每个单元中。
通常情况下,雅可比率小于或等于40是可以接受的。
COSMOSWorks会自动调整扭曲单元的中节点位置,以确保所有的单元能通过雅可比检查。
在二次单元中,单元边界上的中节点放置在真实的几何体上;但在尖劈和弯曲边界,将中节点放置在真实几何体上会导致产生边缘下相互重叠的扭曲单元。
对正四面体而言,所有中节点均精确地定位在直边中点,其雅可比率为1.0,随着边缘曲率的增加,其雅可比率也增大。
Jacobian检查设置可通过COSMOSWorks→options…→Mesh标签来实现。
i).局部网格控制:由三个参数来控制——所选实体的单元尺寸、层与层之间的单元尺寸比、受局部优化影响的单元层数。
它们的缺省值分别为2.2、1.5、3。
网格控制可用在点(顶点)、线(边界)、面(表面)、及装配体组件上。
三个控制参数可通过命令:COSMOSWorks→Mesh→Apply Control…来实现。
为了找出仍在工作的最大单元,可勾选COSMOSWorks→options…→Mesh 标签中的Automatic Looping选项,“自动为实体循环”功能要求网格划分程序利用更小的全局单元尺寸网格对模型进行重新划分,用户可以控制:循环实验的最大次数、全局单元尺寸每次减少的幅度、公差。
对于应用于组件的网格控制由“Component significance (零件有效数)”来定义,对于不同的Slide位置,指示网格划分程序选用不同的单元尺寸来对每个选定的组件进行网格划分。
但如果“use same element size”已勾选,那么所有组件均按“网格控制”窗口中指定相同单元尺寸来进行划分。
j).实际的网格划分过程,共分三个步骤:第一步,评估几何模型——检查CAD几何体有无缺陷;第二步,处理边界——即先将节点置于边界上,这一步被称做表面划分;第三步,创建网格——用四面体单元来填充实体体积。
k).如果第一步失败,则最有可能的是几何模型错误,为了验证几何模型是否错误,以IGES输出模型,观察是否出现错误信息“处理修整的表面实体失败”。
l). 如果第二步失败,分两种情况:i.在进度指示条到达最右端之前出现错误,则说明至少在一个面上的划分出现错误,此时,右键单击网格,选择“失败诊断”,以找出有问题的表面,再有分割线或网格控制来帮助划分该表面;ii.在进度指示条到达最右端之后且在第三步开始之前出现错误,此时,需要将公差从5%(默认)到10%对单元尺寸进行增加后重新划分网格,但如果公差为10%时仍旧失败,则可以继续增加公差,但最大不要超过25%。
设置命令为:COSMOSWorks→Mesh→Create…→…m). 如果第三步失败,则表明错误发生在体积填充阶段。
此时,可将单元尺寸公差从5%减少到1%,如果仍然失败,则可以25%的幅度减少单元尺寸,并设公差为1%.n). “失败诊断”工具只对实体单元有效,对壳单元不起作用。
o). 从2008版开始,COSMOSWorks实现了自动“局部网格控制”,因而“网格划分”完全不再需要人工干预。
③求解有限元模型——在结构分析中,FEA首先计算的是网格中每个节点的位移(矢量),再在此基础上计算应变和应力等其它物理量;在热分析中,FEA首先计算的是网格中每个节点的温度(标量),再在此基础上计算温度梯度和热流等其它物理量.一般如果模型可划分网格,那么它就可以求解,但如果没有定义材料或载荷,则求解会终止。
解算器也可检查出由于约束不足而引起的刚体运动。
但刚体运动可用解算器选项来处理,比如,使用软弹簧来稳定模型,或使用平面内作用、惯性卸除。
影响选择合适的解算器的五个因素:1).问题的大小——通常,FFEPlus在处理自由度(DOF)超过100,000时,速度比较快。