怎样利用simulation分析储物容器

释放双眼,带上耳机,听听看~!

本文来自用户投稿,原作者为@汪庭大佬

一、simulation软件在分析中的优势

在日常设计工作中,往往需要分析一下,但是面对复杂繁多的分析软件,又是英文界面,想入门都要好长时间,更甭提即学即用了,而simulation恰好有这方面的优势,只要用solidworks建立好的模型,直接用simulation来分析,全中文界面,步骤简单,好学容易上手,正是因为这些优势,给想学习分析软件的学友们,提供了一个能快速学习并能独立进行分析的捷径,下面用两个实例来做介绍,按文章要求操作过后,只要会使用solidworks操作就会分析了

二、怎样进行simulation界面

1.点击solidworks插件上面的simulation按钮,过后几秒中,即可激活simulation插件

2.命令栏中会出现simulation按钮,点击simulation,会出现simulation命令栏

三、工况介绍

用实例来说明,储物容器,储存了物体,比如最常见的储满了水,对这个容器进行分析,下面模型已经建立好了,如下

外面框架是用焊件制作的,长1000,宽500,高1000,然后使用曲面建立了一个腔体,用来储存水,那么假如装满了水,材料为不锈钢,如何分析它的受力情况呢?

四、分析流程

1.模型准备,必须要建立一个坐标系,水平面在哪个位置,就在那个位置建立一个坐标系,这是由于静水压力公式p=ρgh,水压与水的深度是线性关系,设置坐标系y正方向向下,在后面分析过程中将用到坐标系,水压随着y值增大而增加,这是此类分析必不可少的步骤,还有一个必须要做的,就是将模型中五个曲面缝合成一个曲面

2.激活simulation插件后,新建一个静应力分析算例

点击左上角对号,确定,就生成了一个静应力分析算例

注意分析界面左侧的运算树列,我们将从上往下操作,即可

3.在零件上右击,选择应用材料到所有实体,这里选择304不锈钢材料,应用后关闭

如果不指定材料是无法运算的

4.设置曲面的厚度,由于腔体只是一个曲面,没有厚度,这里是无法分析的,需要指定它的厚度和厚度方向,点击打开零件1左侧的小三角,最下端的曲面显示出来,厚度未定义

右击这个曲面,选择按所面定义壳体

出现壳体定义对话框

保持默认为薄,在所选实体窗口,选择外部五个面(为什么不选择内五个面,是因为外部面与框架接触在一起),厚度设置为3mm,还需要点击开最下面的偏移,查看厚度方向是否正确,确认无误点击对号确定

5.在结点组上右击,选择编辑,出现编辑结点对话框,点击计算后,再点击左上角钩号,出现提示对话框,直接忽略点击确定即可,这是因为采用焊件建的模型,进入到simulation分析中,会自动转换为梁单元,必须要重新计算结点,如果全部是用实体或曲面建的模型,则没有此项操作

6.分析树中的连结,不需要操作,默认为全部为接合

7.右击夹具使用固定几何体

选择铰接,选择四个底脚接点如下,并确认

8.在外部载荷上右击,选择压力(其实是压强),出现压力对话框

保持默认垂直于所选面

在实体框中选择内部五个面,单位默认为N/m^2,注意压力方向是向外,可能需要勾选反向,

再勾选非均匀分布(由于水压是线性分布,非均匀的),选择建立的坐标系

再点击编辑方程式,输入方程式如下,这里千万注意单位的换算关系,水的密度为1,重力加速度为9.8,结果是pa(N/m^2)

这个公式代表载荷是水压,随着水深度变化(y正方向),而线性加大,确定后,查看载荷符号,箭头长度也是线性变大的

9.右击网格,保持默认设置,直接生成网格如下,这是simulation特点之一,用户不需要操心如何划分网格,直接自动生成即可

10.在分析树顶部的静应力分析1右击,选择运行,由于本例中焊件采用的是梁单元,壳体采用的是壳单元,所以运算速度很快

11.运算结果如下

双击应力结果

双击位移结果

在任意结果中右击可以看它的动画演示,也可以设定它们的变形形状的比例,基本上都设置为真实比例

十二、总结拓展

本例关键知识点是学会定义壳单元和梁单元使用,定义非均布载荷,假如储存的不是水,是其他液体,甚至是细砂,谷物等,那怎样分析?很简单,只是在公式中更改所储存物的密度就行了,稍加思索便可以做到举一反三,还有如果是用实体建模,全部会使用实体单元,这样运算量会增大很多,所以尽可能使用壳单元和梁单元,节约计算成本。最重要的是,假如过来,模型是全部浸没入水或液体之中,又该怎样分析呢?那么利用ansys 又该如何分析呢?

十三、个人经验总结

  1. 进行有限元分析尽量使用壳单元和杆梁单元,如果必须用实体单元,考虑使用对称功能,其运算结果精度在可接受范围之内,但计算时间和资源大大降低,从而提高分析效率,可以把节约出来的资源用在网格进一步细分上。
  2. 使用壳单元时,大多数情况下在模型中建立曲面,这样方便分析,减少操作步骤,比如本例中,如果使用钣金模块建立腔体,还需要添加焊缝,这样增加分析难度,而且增加操作步骤
  3. 建模时需要考虑坐标系的放置
  4. 添加公式时,一定要注意单位之间换算关系,如果发现结果误差很大,那基本上是单位的错误
  5. 分析结果都需要设置成真实比例,否则容易造成误导

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