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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 4

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 7

0.8.3实体及壳单元中的草稿品质与高品质 7

0.9自由度 7

0.10 FEA计算 7

0.11 FEA结果解释 8

0.12测量单位 9

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：平板的应力分析 11

1.3项目描述 11

1.4 SOLIDWORKS Simulation的界面 12

1.5 SOLIDWORKS Simulation选项 14

1.6预处理 16

1.6.1新建算例 16

1.6.2约束 18

1.6.3外部载荷 19

1.6.4符号的大小及颜色 21

1.6.5预处理总结 21

1.7划分网格 22

1.7.1标准网格 23

1.7.2基于曲率的网格 23

1.7.3基于混合曲率的网格 23

1.7.4网格密度 23

1.7.5网格大小 23

1.7.6圆中最小单元数 23

1.7.7比率 23

1.7.8网格质量 25

1.8后处理 26

1.8.1结果图解 26

1.8.2编辑图解 26

1.8.3波节应力与单元应力 27

1.8.4显示向量图解选项 27

1.8.5修改结果图解 28

1.8.6其他图解 29

1.9多个算例 35

1.9.1创建新的算例 35

1.9.2复制参数 35

1.9.3检查收敛与精度 37

1.9.4结果总结 38

1.9.5与解析解比较 38

1.10报告 39

1.11总结 40

1.12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 53

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 58

2.3.6应力峰值点 58

2.4带圆角的支架分析 59

2.4.1压缩配置 59

2.4.2自动过渡 60

2.5实例分析：焊接支架 64

2.6理解边界条件的影响 64

2.7总结 65

2.8提问 65

练习2-1 C形支架 66

练习2-2骨形扳手 71

第3章 带接触的装配体分析 75

3.1接触缝隙分析 75

3.2实例分析：虎钳 75

3.3使用全局接触的虎钳分析 76

3.3.1零部件接触 77

3.3.2观察装配体结果 80

3.3.3手柄接触 81

3.3.4所需的力 82

3.4使用局部接触的虎钳分析 82

3.4.1局部接触 82

3.4.2局部接触类型 83

3.4.3无穿透局部接触条件 84

3.4.4接触应力 87

3.5总结 87

3.6提问 87

练习3-1双环装配体 88

练习3-2骨形扳手装配体分析 90

第4章 对称和自平衡装配体 93

4.1冷缩配合零件 93

4.2实例分析：冷缩配合 93

4.2.1项目描述 93

4.2.2对称 93

4.2.3关键步骤 93

4.2.4特征消隐 94

4.2.5刚体模式 95

4.2.6冷缩配合接触条件 96

4.2.7在局部坐标系中图解显示结果 97

4.2.8定义圆柱坐标系 97

4.2.9保存所有图解 100

4.2.10“什么错”特征 101

4.3带软弹簧的分析 101

4.3.1软弹簧 101

4.3.2惯性释放 101

4.4总结 102

第5章 带接头的装配体分析及网格细化 103

5.1连接零部件 103

5.2接头 103

5.3实例分析：万向节 104

5.4项目描述 105

5.5第一部分：使用草稿品质的粗糙网格进行分析 105

5.5.1远程载荷 106

5.5.2螺栓的紧密配合 109

5.5.3螺栓预载 109

5.5.4局部相触面组 112

5.5.5旋转和轴向刚度 115

5.6第二部分：使用高品质网格分析 119

5.6.1在薄壁特征上需要的实体单元数量 120

5.6.2高宽比例图解 120

5.6.3雅可比 122

5.7总结 126

练习5-1链扣（第一部分） 126

练习5-2链扣（第二部分） 136

练习5-3升降架装配体 138

练习5-4带有基座的分析（选做） 144

练习5-5点焊——实体网格 144

练习5-6螺栓接头 149

第6章 兼容/不兼容网格 153

6.1兼容/不兼容网格划分：接合接触 153

6.2实例分析：转子 153

6.2.1项目描述 153

6.2.2兼容网格 153

6.2.3不兼容网格 156

6.2.4不兼容接合选项 157

6.2.5周期性对称 160

6.2.6讨论 161

6.3总结 162

练习 手钳 162

第7章 薄件分析 172

7.1薄件 172

7.2实例分析：带轮 172

7.3第一部分：采用实体单元划分网格 173

7.4第二部分：细化实体网格 175

7.5实体与壳单元的比较 176

7.6第三部分：壳单元——中面曲面 177

7.6.1细壳与粗壳的比较 178

7.6.2壳网格颜色 179

7.6.3更改网格方向 180

7.6.4壳单元对齐 180

7.6.5自动重新对齐壳曲面 181

7.6.6应用对称约束 183

7.6.7变形结果 186

7.7结果比较 187

7.8实例分析：搁栅吊件 187

7.9总结 192

7.10提问 193

练习7-1支架 193

练习7-2使用外侧/内侧表面的壳网格 197

练习7-3边焊缝接头 200

练习7-4容器把手焊缝 205

第8章 混合网格——壳体和实体 207

8.1混合网格 207

8.1.1接合壳体和实体网格 208

8.1.2混合网格支持的分析类型 208

8.2实例分析：压力容器 208

8.2.1项目描述 208

8.2.2分析装配体 208

8.2.3模型准备 209

8.2.4材料 211

8.2.5体积模量和切变模量 213

8.2.6连接有间隙实体 213

8.2.7失败诊断 216

8.2.8小特征网格划分 216

8.3总结 220

8.4提问 220

练习 混合网格分析 220

第9章 梁单元——传送架分析 226

9.1项目描述 226

9.1.1单元选择 226

9.1.2梁单元 226

9.1.3连接及断开的接点 228

9.1.4横梁接点位置 229

9.1.5横梁接点类型 229

9.1.6渲染横梁轮廓 231

9.1.7横截面的第一方向及第二方向 232

9.1.8弯矩和剪力图表 234

9.2总结 237

9.3提问 237

第10章 混合网格——实体、梁和壳单元 238

10.1混合划分网格 238

10.2实例分析：颗粒分离器 238

10.2.1项目描述 238

10.2.2关键步骤 238

练习10-1柜子 247

练习10-2框架结构刚度 253

第11章 设计情形 254

11.1设计算例 254

11.2实例分析：悬架设计 254

11.2.1项目描述 254

11.2.2关键步骤 254

11.3第一部分：多载荷情形 255

11.3.1多个设计算例 255

11.3.2设计情形结果 259

11.4第二部分：几何修改 262

11.5总结 266

练习 矩形平台 266

第12章 热应力分析 271

12.1热应力分析简述 271

12.2实例分析：双层金属带 271

12.2.1项目描述 271

12.2.2材料属性 272

12.2.3输入温度 276

12.2.4平均应力 277

12.2.5提问 282

12.3在局部坐标系中检查结果（选做） 282

12.4保存变形后的模型 283

12.5总结 283

第13章 自适应网格 284

13.1自适应网格概述 284

13.2实例分析：悬臂支架 284

13.2.1项目描述 284

13.2.2几何体准备 285

13.3 h-自适应算例 287

13.3.1 h-自适应选项 288

13.3.2 h-自适应图解 290

13.3.3收敛图表 290

13.3.4回顾h-自适应求解 290

13.3.5应变能误差并非应力误差 291

13.4 p-自适应算例 292

13.4.1 p-自适应求解方法 292

13.4.2 h-单元与p-单元的概念 293

13.4.3方法比较 295

13.5 h-单元与p-单元总结 295

13.6总结 296

第14章 大位移分析 297

14.1小位移与大位移分析的比较 297

14.2实例分析：夹钳 297

14.3第一部分：小位移线性分析 298

14.3.1结果讨论 299

14.3.2小位移及大位移分析中的接触结果 299

14.4第二部分：大位移非线性分析 299

14.4.1永久变形 301

14.4.2 SOLIDWORKS Simulation Premium 301

14.5总结 301

14.6提问 302

附录 303

附录A 网格划分与解算器 303

附录B 用户帮助 313