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绪论 有限元简介1

0.1 SOLIDWORKS Simulation概述1

0.2 有限元分析概述1

0.3 建立数学模型2

0.4 建立有限元模型3

0.5 求解有限元模型3

0.6 结果分析3

0.7 FEA中的误差4

0.8 有限单元4

0.8.1 SOLIDWORKS Simulation中的单元类型4

0.8.2 在实体和壳单元中选择6

0.8.3 实体及壳单元中的草稿品质与高品质6

0.9 自由度7

0.10 FEA计算7

0.11 FEA结果解释7

0.12 测量单位8

0.13 SOLIDWORKS Simulation的使用限制9

0.14 总结10

第1章 分析流程11

1.1 模型分析的关键步骤11

1.2 实例分析：平板11

1.3 SOLIDWORKS Simulation的界面12

1.4 SOLIDWORKS Simulation选项14

1.5 预处理16

1.5.1 新建算例16

1.5.2 夹具18

1.5.3 外部载荷19

1.5.4 符号的大小及颜色21

1.5.5 预处理总结21

1.6 划分网格22

1.6.1 标准网格22

1.6.2 基于曲率的网格23

1.6.3 基于混合曲率的网格23

1.6.4 网格密度23

1.6.5 网格大小23

1.6.6 圆中最小单元数23

1.6.7 比率23

1.6.8 网格质量24

1.7 后处理26

1.7.1 结果图解26

1.7.2 编辑图解26

1.7.3 波节应力与单元应力27

1.7.4 显示向量图解选项27

1.7.5 修改结果图解27

1.7.6 其他图解29

1.8 多个算例35

1.8.1 创建新的算例35

1.8.2 复制参数35

1.8.3 检查收敛与精度37

1.8.4 结果总结38

1.8.5 与解析解比较38

1.9 报告39

1.10 总结40

1.11 提问40

练习1-1 支架41

练习1-2 压缩弹簧刚度47

练习1-3 容器把手49

第2章 网格控制、应力集中与边界条件51

2.1 网格控制51

2.2 实例分析：L形支架51

2.3 不带圆角的支架分析52

2.3.1 运行所有算例54

2.3.2 局部网格精细化分析54

2.3.3 网格控制54

2.3.4 结果比较57

2.3.5 应力奇异性57

2.4 带圆角的支架分析58

2.4.1 压缩配置58

2.4.2 自动过渡59

2.5 实例分析：焊接支架62

2.6 理解边界条件的影响63

2.7 总结64

2.8 提问64

练习2-1 C形支架64

练习2-2 骨形扳手70

第3章 带接触的装配体分析74

3.1 接触缝隙分析74

3.2 实例分析：虎钳74

3.3 使用全局接触的虎钳分析75

3.3.1 零部件接触76

3.3.2 观察装配体结果79

3.3.3 手柄接触80

3.3.4 所需的力81

3.4 使用局部接触的虎钳分析81

3.4.1 局部接触81

3.4.2 局部接触类型81

3.4.3 无穿透局部接触条件83

3.4.4 接触应力86

3.5 总结86

3.6 提问86

练习 双环装配体87

第4章 对称和自平衡装配体90

4.1 冷缩配合零件90

4.2 实例分析：冷缩配合90

4.2.1 项目描述90

4.2.2 对称90

4.2.3 关键步骤91

4.2.4 特征消隐91

4.2.5 刚体模式92

4.2.6 冷缩配合接触条件93

4.2.7 在局部坐标系中图解显示结果94

4.2.8 定义圆柱坐标系94

4.2.9 保存所有图解97

4.2.10 “什么错”特征98

4.3 带软弹簧的分析98

4.3.1 软弹簧98

4.3.2 惯性卸除98

4.4 总结99

第5章 带接头的装配体分析及网格细化100

5.1 连接零部件100

5.2 接头100

5.3 实例分析：万向节101

5.4 项目描述102

5.5 第一部分：使用草稿品质的粗糙网格进行分析102

5.5.1 远程载荷103

5.5.2 螺栓的紧密配合106

5.5.3 螺栓预载106

5.5.4 局部相触面组109

5.5.5 旋转和轴向刚度112

5.6 第二部分：使用高品质网格分析116

5.6.1 在薄壁特征上需要的实体单元数量117

5.6.2 高宽比例图解117

5.6.3 雅可比119

5.7 总结123

练习5-1 链扣（第一部分）123

练习5-2 链扣（第二部分）134

练习5-3 升降架装配体136

练习5-4 带有基座的分析（选做）142

练习5-5 点焊——实体网格142

练习5-6 螺栓接头147

第6章 兼容／不兼容网格151

6.1 兼容／不兼容网格划分：接合接触151

6.2 实例分析：转子151

6.2.1 项目描述151

6.2.2 兼容网格151

6.2.3 不兼容网格154

6.2.4 不兼容接合选项155

6.2.5 周期性对称158

6.2.6 讨论159

6.3 总结160

练习 手钳160

第7章 薄件分析170

7.1 薄件170

7.2 实例分析：带轮170

7.3 第一部分：采用实体单元划分网格171

7.4 第二部分：细化实体网格174

7.5 实体与壳单元的比较174

7.6 第三部分：壳单元——中面曲面175

7.6.1 细壳与粗壳的比较176

7.6.2 壳网格颜色177

7.6.3 更改网格方向178

7.6.4 壳单元对齐178

7.6.5 自动重新对齐壳曲面179

7.6.6 应用对称约束181

7.6.7 变形结果184

7.7 结果比较185

7.8 实例分析：搁栅吊件185

7.9 总结190

7.1 0提问191

练习7-1 支架191

练习7-2 使用外侧／内侧表面的壳网格195

练习7-3 边焊缝接头198

练习7-4 容器把手焊缝203

第8章 混合网格——壳体和实体205

8.1 混合网格205

8.1.1 接合壳体和实体网格206

8.1.2 混合网格支持的分析类型206

8.2 实例分析：压力容器206

8.2.1 项目描述206

8.2.2 分析装配体206

8.2.3 模型准备207

8.2.4 材料209

8.2.5 体积模量和切变模量211

8.2.6 连接有间隙实体211

8.2.7 失败诊断214

8.2.8 小特征网格划分214

8.3 总结218

8.4 提问218

练习 混合网格分析218

第9章 壳单元——传送架分析224

9.1 项目描述224

9.1.1 单元选择224

9.1.2 梁单元224

9.1.3 连接及断开的接点226

9.1.4 横梁接点位置227

9.1.5 横梁接点类型227

9.1.6 渲染横梁轮廓229

9.1.7 横截面的第一方向及第二方向230

9.1.8 弯矩和剪力图表232

9.2 总结235

9.3 提问235

第10章 混合网格——实体、梁和壳单元236

10.1 混合划分网格236

10.2 实例分析：颗粒分离器236

10.2.1 项目描述236

10.2.2 关键步骤236

10.3 总结245

练习10-1 柜子245

练习10-2 框架结构刚度251

第11章 设计情形253

11.1 设计算例253

11.2 实例分析：悬架设计253

11.2.1 项目描述253

11.2.2 关键步骤253

11.3 第一部分：多载荷情形254

11.3.1 多个设计算例255

11.3.2 设计情形结果258

11.4 第二部分：几何修改261

11.5 总结265

练习 矩形平台265

第12章 热应力分析270

12.1 热应力分析简述270

12.2 实例分析：双层金属带270

12.2.1 项目描述270

12.2.2 材料属性271

12.2.3 输入温度275

12.2.4 平均应力276

12.2.5 提问281

12.3 在局部坐标系中检查结果（选做）281

12.4 保存变形后的模型282

12.5 总结282

第13章 自适应网格283

13.1 自适应网格概述283

13.2 实例分析：悬臂支架283

13.2.1 项目描述283

13.2.2 几何体准备284

13.3 h-自适应算例286

13.3.1 h-自适应选项287

13.3.2 h-自适应图解289

13.3.3 收敛图表289

13.3.4 回顾h-自适应求解289

13.3.5 应变能误差并非应力误差291

13.4 p-自适应算例291

13.4.1 p-自适应求解方法291

13.4.2 h-单元与p-单元的概念292

13.4.3 方法比较294

13.5 h-单元与p-单元总结294

13.6 总结295

第14章 大位移分析296

14.1 小位移与大位移分析的比较296

14.2 实例分析：夹钳296

14.3 第一部分：小位移线性分析297

14.3.1 结果讨论298

14.3.2 小位移及大位移分析中的接触结果298

14.4 第二部分：大位移非线性分析299

14.4.1 永久变形300

14.4.2 SOLIDWORKS Simulation Premium300

14.5 总结300

14.6 提问301

附录302

附录A 网格划分与解算器302

附录B 用户帮助311