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SolidWorks受力分析
1. 引言
SolidWorks是一款强大的三维计算机辅助设计 (CAD) 软件，它在工程设计中扮演着重要角色。
受力分析是工程设计中一个关键的环节，它可以帮助工程师理解和预测设计在不同受力情况下的性能。
本文将介绍在SolidWorks中进行受力分析的基本步骤和方法，以帮助读者更
好地应用这一功能。
2. 受力分析的基本概念
在进行受力分析之前，我们首先需要了解一些基本的概念。
2.1 受力分析类型
在SolidWorks中，常见的受力分析类型包括静力学分析、动力学分析和热力
学分析。
其中静力学分析用于分析结构在静止态下的受力情况，动力学分析用于分析结构在运动态下的受力情况，热力学分析用于分析结构在温度变化下的受力情况。
2.2 受力模型
在进行受力分析时，我们需要将设计模型导入到SolidWorks中，并对其进行
几何建模和材料属性定义。
这些步骤完成后，我们可以开始进行受力分析。
2.3 受力分析参数
受力分析需要输入一些参数来定义受力条件，例如施加在结构上的力和力矩、
约束条件等。
在SolidWorks中，我们可以在受力分析向导中设置这些参数。
3. SolidWorks受力分析步骤
在了解了受力分析的基本概念后，我们可以进一步了解SolidWorks中进行受
力分析的步骤。
3.1 创建受力分析
首先，我们需要创建一个新的受力分析项目。
在SolidWorks中，我们可以通
过从菜单栏中选择。
ADAMS受力分析受力分析是指通过ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems，机械系统自动动态分析）软件对机械系统进行受力分析的过程。
通过ADAMS的模型建立和动力学仿真功能，可以全面了解机械系统在运动过程中受到的各种力的大小、方向及其对机械系统的影响。
本文将介绍ADAMS受力分析的基本原理和操作步骤。
1. ADAMS受力分析的原理ADAMS受力分析基于牛顿运动定律和虚功原理，通过建立机械系统的几何约束条件和运动学关系，结合质点和刚体的动力学描述，求解机械系统在运动过程中受到的力。
具体原理如下：•牛顿运动定律：根据牛顿第二定律，物体的运动状态由施加在物体上的合力决定。
通过ADAMS可以根据机械系统中各个节点上的质点或刚体的质量、惯性矩阵和加速度等参数来计算受到的合力。
•虚功原理：虚功原理是用来处理约束系统的动力学问题的一种方法。
在ADAMS中，通过对机构约束的建立和求解，可以确定机械系统中各个节点上的受力情况。
综合应用以上原理，ADAMS受力分析能够准确地计算机械系统中各个节点上的受力情况，从而为机械系统的设计、优化和故障分析提供有力的支持。
2. ADAMS受力分析的操作步骤ADAMS受力分析的操作步骤主要包括建立模型、设置约束和求解受力等。
下面将详细介绍具体的操作步骤：步骤1：建立模型在ADAMS软件中，首先需要建立机械系统的模型。
模型可以包括刚体、质点、连杆、弹簧等各种物体和装置，具体根据所分析的机械系统而定。
建立模型的方法包括两种： - 通过ADAMS自带的几何建模工具进行建模； - 导入CAD软件中绘制的模型。
对于复杂的机械系统，通常建议使用CAD软件进行建模，然后导入ADAMS进行分析。
步骤2：设置约束在模型建立完毕之后，还需要设置机械系统中的约束条件。
约束条件包括各个节点的几何约束、运动约束和力约束等。
对于几何约束，可以通过设置节点之间的距离、角度等关系来实现，以确保机械系统在运动过程中保持一定的结构稳定性。
对物体受力的分析及步骤（一）、受力分析要点：1、明确研究对象2、分析物体或结点受力的个数和方向，如果是连结体或重叠体，则用“隔离法”3、作图时力较大的力线亦相应长些4、每个力标出相应的符号（有力必有名），用英文字母表示5、物体或结点：6、用正交分解法解题列动力学方程①受力平衡时②受力不平衡时7、一些物体的受力特征：8、同一绳放在光滑滑轮或光滑挂钩上，两侧绳子受力大小相等，当三段以上绳子在交点打结时，各段绳受力大小一般不相等。
（二）、受力分析步骤：1、判断物体的个数并作图：①重力；②接触力（弹力和摩擦力）；③场力（电场力、磁场力）2、判断力的方向：①根据力的性质和产生的原因去判；②根据物体的运动状态去判；a由牛顿第三定律去判；b由牛顿第二定律去判（有加速度的方向物体必受力）。
二、运动学解题的基本方法、步骤运动学的基本概念(位移、速度、加速度等)和基本规律是我们解题的依据，是我们认识问题、分析问题、寻求解题途径的武器。
只有深刻理解概念、规律才能灵活地求解各种问题，但解题又是深刻理解概念、规律的必需环节。
根据运动学的基本概念、规律可知求解运动学问题的基本方法、步骤为（1）审题。
弄清题意，画草图，明确已知量，未知量，待求量。
（2）明确研究对象。
选择参考系、坐标系。
（3）分析有关的时间、位移、初末速度，加速度等。
（4）应用运动规律、几何关系等建立解题方程。
（5）解方程。
三、动力学解题的基本方法我们用动力学的基本概念和基本规律分析求解动力学习题．由于动力学规律较复杂，我们根据不同的动力学规律把习题分类求解。
1、应用牛顿定律求解的问题，这种问题有两种基本类型：（1）已知物体受力求物体运动情况，（2）已知物体运动情况求物体受力．这两种基本问题的综合题很多。
从研究对象看，有单个物体也有多个物体。
（1）解题基本方法根据牛顿定律解答习题的基本方法是① 根据题意选定研究对象，确定m。
② 分析物体受力情况，画受力图，确定。
受力分析的基本方法和原则受力分析的基本方法和原则对物体进行受力分析是处理力学问题的关键步骤，正确分析物体的受力将直接影响解题过程和结果的正确性。
那么，怎样才能正确进行受力分析呢？一、受力分析的一般步骤首先，需要回顾一下各种常见力的特点。
重力是地球吸引力作用于物体的结果，所有物体都会受到重力的作用。
弹力是相互接触的物体间才会产生的力，只有当接触处存在弹性形变时，弹力才会出现。
摩擦力存在的前提是弹力存在，因此摩擦力的分析应该放在弹力之后。
当物体处于复杂环境中时，如周围有某种液体、气体、电场或磁场，还需要分析物体是否受到浮力、阻力、电场力或磁场力等的作用。
综上所述，可以将受力分析的一般步骤归纳为：重力肯定有；弹力看四周，形变就存在，不形变则没有；分析摩擦力，看看运动是否发生？趋势也可以；在复杂环境中，不要忘记电磁浮。
需要注意的是，“形变”指的是“弹性形变”，“运动”指的是“相对运动”。
为了方便记忆，可以将上述几句话进一步精简为二十字的口诀：重力肯定有，弹力看四周，分析摩擦力，不要忘记电磁浮。
二、受力分析的基本原则在初步分析之后，需要对照受力分析的基本原则，检查分析结果的正确性，才能确保分析无误。
受力分析的基本原则有两个：（1）每个力都必须有施力物体；（2）受力情况必须和物体的运动状态相吻合。
例如，有人认为“物体以某一初速冲上光滑的斜面后，物体在上滑过程中受到沿斜面向上的冲力作用，在下滑过程中受到沿斜面向下的下滑力作用。
”但实际上，在全过程中，物体只受到重力和斜面对它的支持力两个力的作用，在上滑过程中物体并没有受到沿斜面向上的冲力作用，之所以能冲上斜面，是因为具有初速度，不要把物体的这种惯性表现当作一个力；在下滑过程中物体也没有受到沿斜面向下的下滑力的作用，之所以下滑，是因为重力产生了一个使物体向下滑动的效果。
多分析出来的“冲力”和“下滑力”都可以用第一原则进行检验，显然，它们都没有施力物体，因此不存在。
物体受力分析的基本步骤（1）首先要确定研究对象，可以把它从周围物体中隔离出来，只分析它所受的力，不考虑研究对象对周围物体的作用力；（2）一般应先分析场力（重力、电场力、磁场力等）。
再分析弹力。
绕研究对象—周，找出研究对象跟其它物体有几个接触面（点），由几个接触面（点）就有可能受几个弹力。
然后在分析这些接触面（点）与研究对象之间是否有挤压，若有，则画出弹力。
最后再分析摩擦力。
根据摩擦力的产生条件，有弹力的地方就有可能受摩擦力。
然后再根据接触面是否粗糙、与研究对象之间是否有相对运动或相对运动趋势，画出摩擦力（3）根据物体的运动或运动趋势及物体周围的其它物体的分布情况，分析待定力，并画出研究对象的受力图；（4）根据力的概念、平动方程和转动方程（其特例为平动平衡方程和转动平衡方程）来检验所分析的全部力的合力和合力矩是否满足题中给定物体的运动状态．若不满足，则一定有遗漏或多添了的力等毛病，必须重新进行分析．物体受力分析时应注意的几个问题1．有时为了使问题简化，出现一些暗示的提法，如“轻绳”、“轻杆”表示不考虑绳与杆的重力；如“光滑面”示意不考虑摩擦力．2．弹力表现出的形式是多种多样的，平常说的“压力”、“支持力”、“拉力”、“推力”、“张力”等实际上都是弹力．两个物体相接触是产生弹力的必要条件，但不是充分条件，也就是相接触不一定都产生弹力．接触而无弹力的情况是存在的．3．两个物体的接触面之间有弹力时才可能有摩擦力．如果接触面是粗糙的，到底有没有摩擦力？如果有摩擦力，方向又如何？这也要由研究对象受到的其它力与运动状态来确定．例如，放在倾角为θ的粗糙斜面上的物体A，当用一个沿着斜面向上的力F 作用时，物体A处于静止状态，问物体A受几个力？从一般的受力分析方法可知A一定受重力G、斜面支持力N和拉力F，但静摩擦力可能沿斜面向下，可能沿斜面向上，也可能恰好是零，这需要分析物体A与斜面之间的相对运动趋势及其方向才能确定．4．对连接体的受力分析能突出隔离法的优点，隔离法能使某些内力转化为外力处理，以便应用牛顿第二定律．但在选择研究对象时一定要根据需要，它可以是连接体中的一个物体或其中的几个物体，也可以是整体，千万不要盲目隔离以免使问题复杂化．5．受力分析时要注意质点与物体的差别．一个物体由于运动情况的不同或研究的重点不同，有时可以把物体看作质点，有时不可以看作质点，如果不考虑物体的转动而只考虑平动，那就可以把物体看作质点．在以后运用牛顿运动定律讨论力和运动的关系时均把物体认为是质点，物体受到的是共点力．6.注意每分析—个力，都应找出它的施力物体，以防止多分析出某些不存在的力．例如汽车刹车时还要继续向前运动，是物体惯性的表现，并不存在向前的“冲力”．又如把物体沿水平方向抛出去，物体做平抛运动，只受重力，并不存在向水平方向抛出的力。
受力分析步骤
【受力分析】
受力情况决定运动情况，要研究物体的运动，必须首先搞清物体的受
力情况。
正确分析物体的受力情况，是研究力学问题的关键，是必须掌握
的基本功。
1．分析方法：
进行受力分析的基本方法是隔离体法，即将所选定的研究对象（一般
是一个物体，也可以是几个物体构成的整体）从它所处的环境中隔离出来，然后依次分析环境中的物体对所选定的研究对象施加的力。
分析的依据，
一是力的性质和各种力的产生条件；二是物体的运动状态即从共点力的平
衡条件和牛顿第二定律入手分析。
下边是受力分析常用的一些辅助方法。
（1）整体法：即选择几个物体构成的整体作为研究对象，既可用于
研究整体的受力，也可作为分析某个物体受力情况的辅助方法。
如（例一）。
（2）假设法：即在某个力的有无或方向不容易判断时，可先假设这
个力不存在，看物体的运动会受什么样的影响，从而得出结论。
如分析弹
力可用假设拿开法，分析静摩擦力可用假设光滑法等。
（3）利用牛顿第三定律分析。
（4）画出物体的受力示意图，这样会使问题形象直观。
在不涉及转
动问题时，一般要将力的作用点平移到物体的重心上来，示意图不但要表
示力的方向，还要定性表示力的大小。
图画的越准确，越便于分析解决问题。
2．一般步骤：
（1）选定研究对象；（2）依次分析重力、已知力（外界施加的拉力、推力等）、场力；（3）利用隔离体法依次分析和研究与对象相接触的物
体对它是否施加弹力或摩擦力。
之所以这样安排分析顺序，主要考虑到“2”中的力是主动力，而弹
力和摩擦力是被动力。
注意事项：
（1）合力和分力不能重复的列为物体所受的力。
分析物体的受力情
况一般只分析实际力，在分析具体问题列方程时，合力和分力作为一种等
效替代的手段不能重复考虑。
（2）要把握好研究对象，不要将研究对象对其它物体的力纳入,即只
研究它的受力情况。
（4）然后要做一番检查，看每个力是否存在施力物体，受力情况是
否和物体的运动状态相矛盾。
【例题精析】
思考拓宽：
解法二，取A、B整体为研究对象，因为整体在水平方向不受其它力，所以它也不受地面的摩擦力。
若A静止而B匀速下滑，A是否受到地面的摩擦力?(不受)
若A静止而B加速下滑，A是否受到地面的摩擦力?(受，方向向左)
A.小车静止时，F竖直向上
B.小车向右加速时，F可能沿杆的方向
C.小车向左加速时，F可能沿杆的方向
D.小车向右加速时，F可能沿水平方向
分析与解：小球受重力和杆对球的作用力F两个力的作用，当向右加速时，。
若，则F沿杆的方向，a越大，F与竖直方向的夹角越大，但F 不可能水平。
答案（AB）。
思考拓宽：线对物体的作用力一定沿线的方向，且只能是拉力；轻杆既可以对物体施加沿杆的拉力又可以对物体施加沿杆的支持力，杆对物体的力还可以不沿杆。
例3.如图所示，倾角为θ的斜面A固定在水平面上。
木块B、C的质量分别为M、m，始终保持相对静止，共同沿斜面下滑。
B的上表面保持水平，A、B间的动摩擦因数为μ。
⑴当B、C共同匀速下滑；
⑵当B、C共同加速下滑时，分别求B、C所受的各力。
解：⑴先分析C受的力。
这时以C为研究对象，重力G1=mg，B对C 的弹力竖直向上，大小N1= mg，由于C在水平方向没有加速度，所以B、C间无摩擦力，即f1=0。
再分析B受的力，在分析 B与A间的弹力N2和摩擦力f2时，以BC 整体为对象较好，A对该整体的弹力和摩擦力就是A对B的弹力N2和摩擦力f2，得到B受4个力作用：重力G2=Mg，C对B的压力竖直向下，大小N1= mg，A对B的弹力N2=(M+m)gcosθ，A对B的摩擦力
f2=(M+m)gsinθ。
⑵由于B、C共同加速下滑，加速度相同，所以先以B、C整体为对象
求A对B的弹力N2、摩擦力f2，并求出a；再以C为对象求B、C间的弹力、摩擦力。
这里，f2是滑动摩擦力N2=(M+m)gcosθ，f2=μN2=μ(M+m)gcosθ
沿斜面方向用牛顿第二定律：(M+m)gsinθ-μ(M+m)gcosθ=(M+m)a
可得a=g(sinθ-μcosθ)。
B、C间的弹力N1、摩擦力f1则应以C
为对象求得。
由于C所受合力沿斜面向下，而所受的3个力的方向都在水平或竖直
方向。
这种情况下，比较简便的方法是以水平、竖直方向建立直角坐标系，分解加速度a。
分别沿水平、竖直方向用牛顿第二定律：
f1=macosθ，mg-N1= masinθ。
可得：f1=mg(sinθ-μcosθ) cosθ
N1= mg(cosθ+μsinθ)cosθ
由本题可以知道：①灵活地选取研究对象可以使问题简化；②灵活选
定坐标系的方向也可以使计算简化；③在物体的受力图的旁边标出物体的
速度、加速度的方向，有助于确定摩擦力方向，也有助于用牛顿第二定律
建立方程时保证使合力方向和加速度方向相同。
1．弹力有、无的判断
弹力的产生条件是接触且发生弹性形变。
但有的形变明显，有的不明显。
那么如何判断相互接触的物体间有无弹力？
法1：“假设法”，即假设接触物体撤去，判断研究对象是否能维持现状。
若维持现状则接触物体对研究对象没有弹力，因为接触物体使研究对象维持现状等同于没有接触物，即接触物形同虚设，故没有弹力。
若不能维持现状则有弹力，因为接触物撤去随之撤去了应该有的弹力，从而改变了研究对象的现状。
可见接触物对研究对象维持现状起着举足轻重的作用，故有弹力。
