仿真分析入门教程连载2:为什么要进行仿真分析？

时间:2010-06-02 08:00:00 来源:

    一、建模完成后面临的问题
    当我们运用SolidWorks 软件完成模型设计后，可能会面对如下几个问题：
    1.零件会不会断裂？
    2.它会如何变形？
    3.能否可以使用较少材料而又不影响性能？
    当缺少分析工具时，只有经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：
    1.在 SolidWorks CAD 系统中创建模型。
    2.制作该设计的原型。
    3.现场测试原型。
    4.评估现场测试的结果。
    5.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。而利用分析工具可帮助我们完成以下任务：
    1.使用计算机测试您的模型代替昂贵的现场测试，从而减少成本。
    2.通过减少产品开发周期数量来缩短产品上市时间。
    3.快速模拟多个概念与情景，可让您在作出最终决定之前有更多思考新设计的时间，从而优化您的设计。
    二、关于SimulationXpress仿真分析
    1.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。
    2.有限元方法
    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，这些块称为元素。

单元共享称为节点的公共点。这些元素的性能在所有可能支持及加载的情景下都很清楚。每个节点的运动都通过 X、Y 及 Z 方向的说明来完整描述。这些就称作自由度 (DOF)。使用 FEM 进行分析就称作有限元素分析 (FEA)。

    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，程序将方程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。
    程序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。