【正文】 入市場的時間。SimulationXpress 的向導界面將引導用戶完成分析，其中優(yōu)化分析是可選項。選擇菜單欄【工具】/【SimulationXPress】命令，向導啟動SimulationXPress，界面如圖67所示。單擊【歡迎】選項卡中的【選項】，在【單位系統(tǒng)】中設置單位，在【結果位置】中鍵入文件夾位置或單擊以瀏覽至所要的文件夾，然后單擊【確定】?！練g迎】選項卡上將會出現(xiàn)選中復選符號，如圖68所示。如果SimulationXpress材料庫中沒有所需的材料，先退出 SimulationXpress，在SolidWorks中指定材料后重新開啟 SimulationXpress，【材質】選項卡上將會出現(xiàn)選中復選符號，如圖69所示。每個約束可以包含多個面，受約束的面在所有方向都受到約束。在圖形區(qū)域中，單擊要約束的面，如圖610所示。 圖610 添加約束l 施加載荷在【載荷】選項卡中，可以選擇力或壓力載荷類型。有兩個單選項：在垂直于每個所選面的方向應用力。 與參考基準面正交。如果選擇此選項，則必須在 FeatureManager 設計樹中選擇一個參考平面。例如，如果選擇 3 個面并指定 50 N的力，程序總共會應用 150 N的力（每個面 50 N）。單擊【下一步】，【載荷】選項卡上將會出現(xiàn)選中復選符號，列表框將會列出所定義的力，可以單擊適當按鈕以添加，編輯或刪除力。按默認網(wǎng)格設置（默認單元大小和公差值）按更改的網(wǎng)格設置。默認公差為指定單元大小的 5%，然后單擊【下一步】。圖612 【分析】選項卡圖613 【結果】選項卡l 優(yōu)化零件完成了應力分析后，如有必要可以進行優(yōu)化分析。選擇優(yōu)化準則，輸入目標值，如圖614所示，單擊【下一步】。優(yōu)化過程中可能會彈出窗口，警告違背了指定的約束，結果會偏離指定的值。通過單擊【設定】可以在初始設計和最終設計中切換，以觀察比較優(yōu)化前后的模型，單擊【動畫】中的【播放】可以動態(tài)的顯示優(yōu)化過程，如圖616所示?！窘Y果】選項卡上的選中符號表示結果存在，并且可以查看當前的材料、夾具及載荷。單擊即會重新分析模型并計算新結果。同時在新界面中，可以選擇播放或保存動畫，如圖619所示。圖617 選擇結果類型圖618 應力圖解圖619 動畫操作從操作過程可以看出，SimulationXpress操作簡單，能進行初步的應力分析，但功能有限，使用中有局限性。 Simulation結構有限元分析 軸靜態(tài)分析本節(jié)同樣以“軸”模型為例，來詳細說明使用Simulation進行零件靜態(tài)分析的基本操作，模型如圖66所示。完成本節(jié)的內容后，用戶可以進一步探索Simulation的其他功能。當對一個零件或裝配體進行分析時，想得到它在不同工作條件下的反應就要求運行不同類型的分析。在SolidWorks中打開已有的 “軸”模型，如圖66所示。在【類型】選項下單擊【靜態(tài)】按鈕，然后單擊【確定】按鈕完成新算例的創(chuàng)建，如圖620所示。這幾個圖標其實是文件夾的形式，如圖621所示。分析完成以后，還會創(chuàng)建【結果】文件夾和【報告】文件夾。此時，系統(tǒng)彈出【定義算例名稱】對話框，將算例重命名并選擇所需的配置，如圖622所示，單擊【確定】完成新算例的創(chuàng)建。圖622 【定義算例名稱】對話框當在【算例1】及其下的幾個文件夾圖標上右擊時，均有【復制】命令，這說明不僅可以復制算例，而且可以從已有的算例中復制材料、夾具、外部載荷等。2. 應用材料在運行一個算例前，必需先定義模型的材料屬性。在裝配體中，每一個零件可以指定不同的材料。系統(tǒng)彈出【材料】對話框，如圖624所示。 使用SolidWorks材質：Simulation將使用在 SolidWorks 中分配給零件的材料。 自定義：允許手工輸入材料屬性。 自庫文件：庫文件可以來自Simulation materials或自定義的材料庫。但如果材質庫中沒有所需的材料，用戶可以自定義材質。輸入完成以后，單擊【保存】，系統(tǒng)彈出【另存為】對話框，如圖625所示。此時“國標鋼號”已經出現(xiàn)在【自庫文件】下拉列表中，如圖626所示。 圖625 【另存為】對話框 圖626 自定義的“國標鋼號”材質由于SolidWorks和SolidWorks Simulation的材料庫已經合并成一個數(shù)據(jù)庫，因此此處定義的材質也可以在SolidWorks中使用。圖627 自動添加材質文件夾在本例中，將采用自定義的材質“45”鋼。圖628 Simulation Study樹3. 添加約束為了完成一個靜態(tài)分析，模型必須被正確地約束。夾具和約束分為【標準】和【高級】兩類，【標準】中的約束為常用類型，其屬性如表61所示。其邊界條件不需要給出沿某個具體方向的約束條件。平面在施加載荷下可能收縮或擴張。圓柱面的半徑和長度在載荷下保持常數(shù)。系統(tǒng)彈出【夾具】屬性管理器，在【夾具的面、邊線、頂點】選項中選擇軸的端面，單擊【確定】按鈕完成約束的添加,如圖630所示。圖629 選擇夾具類型圖630 【夾具】屬性管理器及圖形區(qū)顯示 圖631 Simulation Study樹圖 632 Simulation 的夾具符號當某個面添加了約束之后，就可以看到夾具符號出現(xiàn)在該面上。本例中選擇【固定幾何體】夾具類型，意味著所有的6個自由度，包括三個移動自由度和三個轉動自由度都被限制了。4. 施加載荷：單擊常用Simulation工具欄中【外部載荷】下拉菜單中的【壓力】，或在左側Simulation Study樹中算例1下的【外部載荷】文件夾上右擊，在彈出的快捷菜單中選擇【壓力】命令，如圖633所示。在【壓強值】選項下輸入壓強值為2E+006N/m＾2,其他設置如圖634所示，單擊【確定】按鈕完成載荷的添加。圖633 選擇【壓力】命令圖634 【壓力】屬性管理器及圖形區(qū)顯示圖635 Simulation Study樹5. 生成網(wǎng)格單擊常用Simulation工具欄中【運行】下拉菜單中的【生成網(wǎng)格】按鈕，或在左側Simulation Study樹中算例1下的【網(wǎng)格】文件夾上右擊，在彈出的快捷菜單中選擇【生成網(wǎng)格】命令，如圖636所示，系統(tǒng)彈出【網(wǎng)格】屬性管理器，如圖637所示。單元越小，離散誤差越低，但相應的網(wǎng)格劃分和求解時間越長。在【網(wǎng)格參數(shù)】選項下，單元大小和公差是系統(tǒng)根據(jù)SolidWorks模型幾何形狀的特征自動建立的。在某些情況下，當網(wǎng)格劃分失敗時，提高公差可能會有所幫助。在對具有許多細小特征和細節(jié)的模型網(wǎng)格化之前消除選擇【自動過渡】，可以避免生成大量不必要的單元，如圖638所示。二者的區(qū)別在于草稿品質網(wǎng)格使用一階單元，而高品質網(wǎng)格使用二階單元。要想使用草稿品質的單元，可以進入【高級】選項勾選【草稿品質網(wǎng)格】復選框，如圖639所示。網(wǎng)格化結束之后，系統(tǒng)顯示網(wǎng)格化的零件模型，如圖641所示。創(chuàng)建網(wǎng)格以后，通過右擊【網(wǎng)格】文件夾并在快捷菜單中選擇【細節(jié)】選項，系統(tǒng)就會彈出【網(wǎng)格細節(jié)】窗口，如圖643所示。單擊常用Simulation工具欄中的【運行】按鈕，或在左側Simulation Study樹中算例1文件夾上右擊，選擇【運行】命令，如圖644所示。 圖644 【運行】命令 圖645 運行進度窗口7. 結果顯示運行結束之后，Simulation Study樹中增加了【結果】文件夾，如圖646所示?？梢钥吹阶畲髒on Mises應力為119Mpa，沒有超出材料的屈服應力355Mpa。圖647 應力圖解圖648 位移圖解圖649 應變圖解在此基礎上，可以添加安全系數(shù)圖解。圖650 定義安全系數(shù)圖解在【零部件】中選擇“所有”，【準則】中選擇“自動”，單擊【下一步】按鈕。例如，如果對 2000 N/m＾2 的屈服強度應力極限應用乘數(shù) ，設計檢查將使用 x 2000 = 1000 N/m＾2作為應力極限。有兩個單選項：高于指定的安全系數(shù)的區(qū)域則以藍色顯示，確定后的圖解如圖652所示。用戶可以根據(jù)需要，在各個圖解之間進行切換。右鍵單擊【結果】文件夾，在快捷菜單中選擇【列舉合力】選項，系統(tǒng)彈出【合力】屬性管理器，如圖654所示。在【反作用力】一欄中列出了所選面及整個模型的反作用力結果。通過簡單計算，可以得出施加的力：F = P帶入數(shù)值可知 F = P下面以【應力】選項為例說明常用操作。在顯示應力圖解的情況下，右擊，系統(tǒng)彈出快捷菜單，如圖656所示。 圖655 顯示應力圖解 圖656 常用的分析工具菜單l 編輯定義在顯示應力圖解的情況下，右擊，在快捷菜單中選擇【編輯定義】命令，系統(tǒng)彈出【應力圖解】屬性管理器，如圖657所示。圖658 應力圖解的顯示類型在【高級選項】下，可以定義顯示模型的波節(jié)應力或單元應力圖解，如圖647和圖659所示。單元應力和節(jié)點應力一般是不同的，但是若二者間差異過大則說明網(wǎng)格劃分不夠精細?！撅@示為張量圖解】選項允許用戶通過圖解顯示主應力的方向和大小，有助于直觀地查看主應力PPP3。圖660 張量圖解【變形形狀】可以定義圖解的變形比例。多數(shù)情況下，實際的變形非常小，以致于在按真實比例繪圖后，變形形狀與未變形的形狀幾乎完全一致。在大多數(shù)情況下，較大的比例因子有助于辨別偏轉。若要知道最小注解和最大注解的位置，可以勾選【顯示選項】中的【顯示最小注解】和【顯示最大注解】選項。不過，為便于讀圖，建議初學者選擇默認項。也可以直接在SolidWorks界面中用鼠標拖動圖例，放到適當?shù)奈恢谩Ｓ腥N剪裁方式：基準面、圓柱和球面方式。通過三種方式的組合，旋轉角度和距離的選擇，可以清楚地看到零件內部任何部位的應力狀況。勾選【顯示橫截面】復選框將顯示截面，通過【在模型的未切除部分顯示輪廓】復選框可以確定未切除部分是否顯示應力圖解。該命令與【截面剪裁】命令類似，所不同的是，【Iso剪裁】是通過拖動滑桿來確定顯示設定應力值的截面。圖663 【Iso剪裁】屬性管理器及圖形區(qū)顯示如果需要顯示特定的兩個應力值之間的部分，如von Mises應力值在40Mpa到80Mpa之間的部分，只需在【等值1】選項的【等值】項中輸入8e+007 N/m＾2，同時勾選【等值2】選項，在【等值】項中輸入4e+007 N/m＾2即可，如圖664所示。在【基礎】選項中，可以設定畫面幀數(shù)、播放速度和播放模式。如果勾選【以Media Player觀閱】選項，可以在Media Player播放器中播放。圖666 【設定】屬性管理器及圖形區(qū)顯示【邊緣選項】用于設定相同應力狀況的顯示類型，有點、直線、離散和連續(xù)四個選項?！具吔邕x項】用來設定邊界的顏色。圖667 【邊緣選項】為直線時的圖解l 探測在顯示應力圖解的情況下，右擊，在快捷菜單中選擇【探測】命令，系統(tǒng)彈出【探測結果】屬性管理器，如圖668所示。當選中【在位置】時，在模型上單擊選擇欲探測的點，【結果】選項下即可顯示探測結果。 【保存為傳感器】：通過選擇【結果】選項下的節(jié)點，生成新的傳感器清單。 【保存】：保存探測結果。Simulation假定各應力值之間呈線性變化，并且連續(xù)探測的各位置之間等距，如圖669所示。 【響應】：生成 2D 結果與解算步驟圖表（僅用于瞬態(tài)算例）。在顯示應力圖解的情況下，右擊，在快捷菜單中選擇【變形結果】命令，或單擊常用simulation工具欄上的【變形結果】命令，均可實現(xiàn)該功能。單擊常用simulation工具欄的【報表】按鈕，系統(tǒng)彈出【報表選項】對話框，如圖670所示。用戶還可挑選報告需要包含的部分、更改各部分在報告中的順序等。在【文檔設置】下確定報表的保存路徑、報表名稱，并可以選擇HTML 或 Word格式。 圖670 【報表選項】對話框 圖671 Simulation Study樹 夾鉗裝配體靜態(tài)分析裝配體的靜態(tài)分析比單個零件的靜態(tài)分析復雜。另外裝配體中零件的幾何尺寸可能相差很大，因此有時在裝配體分析中用戶還要用到局部網(wǎng)格控制，以保證計算結果的可靠性，同時不會大幅度增加計算時間。 （a）零件分析時Simulation Study樹 （b）裝配體分析時Simulation Study樹圖672 Simulation Study樹 裝配體分析時，右擊【連結】圖標，在彈出的快捷菜單可以看到，接觸類型有三種：【全局接觸】、【接觸面組】（又稱局部接觸）、【零部件接觸】，如圖673所示。因此全局條件受限于零部件條件，而全局條件及零部件條件都受限于局部條件。【全局接觸】選項指定了如何處理裝配體中的接觸面問題。有兩種方法可以定義全局接觸：（1）在Simulation Study樹中，右擊【連結】圖標，在彈出的快捷菜單中選擇【全局接觸】。在全局接觸下可選擇的選項有：【接合（無間隙）】、【自由（無交互作用）】、【無穿透】，它們的解釋見表62。如果接觸面設為【接合】，則單個零件與裝配體的唯一區(qū)別在于：對于裝配體的