仿真分析入門教程連載2:為什么要進(jìn)行仿真分析？

時間:2010-06-02 08:00:00 來源:

    一、建模完成后面臨的問題
    當(dāng)我們運(yùn)用SolidWorks 軟件完成模型設(shè)計后，可能會面對如下幾個問題：
    1.零件會不會斷裂？
    2.它會如何變形？
    3.能否可以使用較少材料而又不影響性能？
    當(dāng)缺少分析工具時，只有經(jīng)過昂貴且費(fèi)時的產(chǎn)品開發(fā)周期才能回答這些問題。產(chǎn)品開發(fā)周期通常包括以下步驟：
    1.在 SolidWorks CAD 系統(tǒng)中創(chuàng)建模型。
    2.制作該設(shè)計的原型。
    3.現(xiàn)場測試原型。
    4.評估現(xiàn)場測試的結(jié)果。
    5.根據(jù)現(xiàn)場測試結(jié)果修改設(shè)計。
    這一過程將一直繼續(xù)，直到獲得滿意的解決。而利用分析工具可幫助我們完成以下任務(wù)：
    1.使用計算機(jī)測試您的模型代替昂貴的現(xiàn)場測試，從而減少成本。
    2.通過減少產(chǎn)品開發(fā)周期數(shù)量來縮短產(chǎn)品上市時間。
    3.快速模擬多個概念與情景，可讓您在作出最終決定之前有更多思考新設(shè)計的時間，從而優(yōu)化您的設(shè)計。
    二、關(guān)于SimulationXpress仿真分析
    1.應(yīng)力分析
    應(yīng)力或靜態(tài)分析根據(jù)材料、夾具及載荷計算零件中的位移、應(yīng)變及應(yīng)力。材料在應(yīng)力達(dá)到某個程度時將失效。不同材料可承受不同程度的應(yīng)力。SimulationXpress 根據(jù)有限元法，使用線性靜態(tài)分析來計算應(yīng)力。線性靜態(tài)分析在多種假定下計算零件中的應(yīng)力。
    2.有限元方法
    有限元法 (FEM) 是分析工程設(shè)計的可靠數(shù)學(xué)方法。FEM 可將一個復(fù)雜的問題分解為多個簡單的問題。它將模型分為多個形狀簡單的塊，這些塊稱為元素。

單元共享稱為節(jié)點的公共點。這些元素的性能在所有可能支持及加載的情景下都很清楚。每個節(jié)點的運(yùn)動都通過 X、Y 及 Z 方向的說明來完整描述。這些就稱作自由度 (DOF)。使用 FEM 進(jìn)行分析就稱作有限元素分析 (FEA)。

    SimulationXpress 生成控制每個單元的行為的方程式，其中考慮了每個單元與其它單元之間的聯(lián)系。這些方程式將位移與已知的材料屬性、夾具和載荷相關(guān)聯(lián)。
    接著，程序?qū)⒎匠探M織為一個大的聯(lián)立代數(shù)方程組。解法會求解出各個節(jié)點在 X、Y 及 Z 方向上的位移。
    程序使用這些位移計算各個方向上的應(yīng)變。最后，程序使用數(shù)學(xué)表達(dá)式計算應(yīng)力。