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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 3

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 6

0.8.3 实体及壳单元中的草稿品质与高品质 6

0.9 自由度 7

0.10 FEA计算 7

0.11 FEA结果解释 7

0.12 测量单位 8

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 11

1.3 SOLIDWORKS Simulation的界面 12

1.4 SOLIDWORKS Simulation选项 14

1.5 预处理 16

1.5.1 新建算例 16

1.5.2 夹具 18

1.5.3 外部载荷 19

1.5.4 符号的大小及颜色 21

1.5.5 预处理总结 21

1.6 划分网格 22

1.6.1 标准网格 22

1.6.2 基于曲率的网格 23

1.6.3 基于混合曲率的网格 23

1.6.4 网格密度 23

1.6.5 网格大小 23

1.6.6 圆中最小单元数 23

1.6.7 比率 23

1.6.8 网格质量 24

1.7 后处理 26

1.7.1 结果图解 26

1.7.2 编辑图解 26

1.7.3 波节应力与单元应力 27

1.7.4 显示向量图解选项 27

1.7.5 修改结果图解 27

1.7.6 其他图解 29

1.8 多个算例 35

1.8.1 创建新的算例 35

1.8.2 复制参数 35

1.8.3 检查收敛与精度 37

1.8.4 结果总结 38

1.8.5 与解析解比较 38

1.9 报告 39

1.10 总结 40

1.11 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 54

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 57

2.4 带圆角的支架分析 58

2.4.1 压缩配置 58

2.4.2 自动过渡 59

2.5 实例分析：焊接支架 62

2.6 理解边界条件的影响 63

2.7 总结 64

2.8 提问 64

练习2-1 C形支架 64

练习2-2 骨形扳手 70

第3章 带接触的装配体分析 74

3.1 接触缝隙分析 74

3.2 实例分析：虎钳 74

3.3 使用全局接触的虎钳分析 75

3.3.1 零部件接触 76

3.3.2 观察装配体结果 79

3.3.3 手柄接触 80

3.3.4 所需的力 81

3.4 使用局部接触的虎钳分析 81

3.4.1 局部接触 81

3.4.2 局部接触类型 81

3.4.3 无穿透局部接触条件 83

3.4.4 接触应力 86

3.5 总结 86

3.6 提问 86

练习 双环装配体 87

第4章 对称和自平衡装配体 90

4.1 冷缩配合零件 90

4.2 实例分析：冷缩配合 90

4.2.1 项目描述 90

4.2.2 对称 90

4.2.3 关键步骤 91

4.2.4 特征消隐 91

4.2.5 刚体模式 92

4.2.6 冷缩配合接触条件 93

4.2.7 在局部坐标系中图解显示结果 94

4.2.8 定义圆柱坐标系 94

4.2.9 保存所有图解 97

4.2.10 “什么错”特征 98

4.3 带软弹簧的分析 98

4.3.1 软弹簧 98

4.3.2 惯性卸除 98

4.4 总结 99

第5章 带接头的装配体分析及网格细化 100

5.1 连接零部件 100

5.2 接头 100

5.3 实例分析：万向节 101

5.4 项目描述 102

5.5 第一部分：使用草稿品质的粗糙网格进行分析 102

5.5.1 远程载荷 103

5.5.2 螺栓的紧密配合 106

5.5.3 螺栓预载 106

5.5.4 局部相触面组 109

5.5.5 旋转和轴向刚度 112

5.6 第二部分：使用高品质网格分析 116

5.6.1 在薄壁特征上需要的实体单元数量 117

5.6.2 高宽比例图解 117

5.6.3 雅可比 119

5.7 总结 123

练习5-1 链扣（第一部分） 123

练习5-2 链扣（第二部分） 134

练习5-3 升降架装配体 136

练习5-4 带有基座的分析（选做） 142

练习5-5 点焊——实体网格 142

练习5-6 螺栓接头 147

第6章 兼容／不兼容网格 151

6.1 兼容／不兼容网格划分：接合接触 151

6.2 实例分析：转子 151

6.2.1 项目描述 151

6.2.2 兼容网格 151

6.2.3 不兼容网格 154

6.2.4 不兼容接合选项 155

6.2.5 周期性对称 158

6.2.6 讨论 159

6.3 总结 160

练习 手钳 160

第7章 薄件分析 170

7.1 薄件 170

7.2 实例分析：带轮 170

7.3 第一部分：采用实体单元划分网格 171

7.4 第二部分：细化实体网格 174

7.5 实体与壳单元的比较 174

7.6 第三部分：壳单元——中面曲面 175

7.6.1 细壳与粗壳的比较 176

7.6.2 壳网格颜色 177

7.6.3 更改网格方向 178

7.6.4 壳单元对齐 178

7.6.5 自动重新对齐壳曲面 179

7.6.6 应用对称约束 181

7.6.7 变形结果 184

7.7 结果比较 185

7.8 实例分析：搁栅吊件 185

7.9 总结 190

7.1 0提问 191

练习7-1 支架 191

练习7-2 使用外侧／内侧表面的壳网格 195

练习7-3 边焊缝接头 198

练习7-4 容器把手焊缝 203

第8章 混合网格——壳体和实体 205

8.1 混合网格 205

8.1.1 接合壳体和实体网格 206

8.1.2 混合网格支持的分析类型 206

8.2 实例分析：压力容器 206

8.2.1 项目描述 206

8.2.2 分析装配体 206

8.2.3 模型准备 207

8.2.4 材料 209

8.2.5 体积模量和切变模量 211

8.2.6 连接有间隙实体 211

8.2.7 失败诊断 214

8.2.8 小特征网格划分 214

8.3 总结 218

8.4 提问 218

练习 混合网格分析 218

第9章 壳单元——传送架分析 224

9.1 项目描述 224

9.1.1 单元选择 224

9.1.2 梁单元 224

9.1.3 连接及断开的接点 226

9.1.4 横梁接点位置 227

9.1.5 横梁接点类型 227

9.1.6 渲染横梁轮廓 229

9.1.7 横截面的第一方向及第二方向 230

9.1.8 弯矩和剪力图表 232

9.2 总结 235

9.3 提问 235

第10章 混合网格——实体、梁和壳单元 236

10.1 混合划分网格 236

10.2 实例分析：颗粒分离器 236

10.2.1 项目描述 236

10.2.2 关键步骤 236

10.3 总结 245

练习10-1 柜子 245

练习10-2 框架结构刚度 251

第11章 设计情形 253

11.1 设计算例 253

11.2 实例分析：悬架设计 253

11.2.1 项目描述 253

11.2.2 关键步骤 253

11.3 第一部分：多载荷情形 254

11.3.1 多个设计算例 255

11.3.2 设计情形结果 258

11.4 第二部分：几何修改 261

11.5 总结 265

练习 矩形平台 265

第12章 热应力分析 270

12.1 热应力分析简述 270

12.2 实例分析：双层金属带 270

12.2.1 项目描述 270

12.2.2 材料属性 271

12.2.3 输入温度 275

12.2.4 平均应力 276

12.2.5 提问 281

12.3 在局部坐标系中检查结果（选做） 281

12.4 保存变形后的模型 282

12.5 总结 282

第13章 自适应网格 283

13.1 自适应网格概述 283

13.2 实例分析：悬臂支架 283

13.2.1 项目描述 283

13.2.2 几何体准备 284

13.3 h-自适应算例 286

13.3.1 h-自适应选项 287

13.3.2 h-自适应图解 289

13.3.3 收敛图表 289

13.3.4 回顾h-自适应求解 289

13.3.5 应变能误差并非应力误差 291

13.4 p-自适应算例 291

13.4.1 p-自适应求解方法 291

13.4.2 h-单元与p-单元的概念 292

13.4.3 方法比较 294

13.5 h-单元与p-单元总结 294

13.6 总结 295

第14章 大位移分析 296

14.1 小位移与大位移分析的比较 296

14.2 实例分析：夹钳 296

14.3 第一部分：小位移线性分析 297

14.3.1 结果讨论 298

14.3.2 小位移及大位移分析中的接触结果 298

14.4 第二部分：大位移非线性分析 299

14.4.1 永久变形 300

14.4.2 SOLIDWORKS Simulation Premium 300

14.5 总结 300

14.6 提问 301

附录 302

附录A 网格划分与解算器 302

附录B 用户帮助 311

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