为何仿真?
在 SOLIDWORKS 中创建设计之后,您可能需要回答如下问题:
零件会不会断裂?
它会如何变形?
能否可以使用较少材料而又不影响性能?
如果没有仿真工具,您就只能通过昂贵且费时的产品开发周期才能回答这些问题,产品开发周期通常包括以下步骤:
在 SOLIDWORKS CAD 系统中创建模型。
制作该设计的原型。
现场测试原型。
评估现场测试的结果。
根据现场测试结果修改设计。
这一过程将一直继续,直到获得满意的解决方案。仿真可帮助您完成以下任务:
使用计算机测试您的模型而不必进行现场测试,从而减少成本。
通过减少产品开发周期数量来缩短产品上市时间。
通过在作出最终决定之前仿真各种概念和情形,从而优化您的设计。
应力分析
应力或静态分析根据材料、夹具及载荷计算零件中的位移、应变及应力。 材料在应力达到某个程度时将失效。 不同材料可承受不同程度的应力。 SimulationXpress 根据有限元法,使用线性静态分析来计算应力。 线性静态分析在多种假定下计算零件中的应力。
有限元法
有限元法 (FEM) 是分析工程设计的可靠数学方法。 FEM 可将一个复杂的问题分解为多个简单的问题。 它将模型分为多个形状简单的块,这些块称为单元。
支架的 CAD 模型 | 划分为小块(单元)的模型 |
单元共享称为节点的公共点。 这些单元的性能在所有可能支持及载荷情形下都很清楚。 每个节点的运动都通过 X、Y 及 Z 方向的说明来完整描述,这称为自由度 (DOF)。 使用 FEM 进行分析就称作有限元分析 (FEA)。
四面单元。红点代表单元的节点。单元边线可以是曲线,也可能是直线。 |
SimulationXpress 生成控制每个单元的行为的方程式,其中考虑了每个单元与其它单元之间的联系。这些方程式将位移与已知的材料属性、夹具和载荷相关联。
接着,SimulationXpress 将方程式组织为一个大的联立代数方程组。解法会求解出各个节点在 X、Y 及 Z 方向上的位移。
SimulationXpress 使用这些位移计算各个方向上的应变。最后,程序使用数学表达式计算应力。