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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基于曲率的网格22

1.6.2网格密度23

1.6.3网格大小23

1.6.4圆中最小单元数23

1.6.5比率23

1.6.6网格质量25

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34

1.8.1创建新的算例34

1.8.2复制参数34

1.8.3检查收敛与精度36

1.8.4结果总结37

1.8.5与解析解比较37

1.9报告38

1.10总结39

1.11提问39

练习1-1支架40

练习1-2压缩弹簧刚度46

练习1-3容器把手48

第2章 网格控制、应力集中、边界条件50

2.1网格控制50

2.2实例分析：L形支架50

2.3不带圆角的支架分析51

2.3.1运行所有算例52

2.3.2局部网格精细化分析53

2.3.3网格控制53

2.3.4结果比较56

2.3.5应力奇异性56

2.4带圆角的支架分析57

2.4.1压缩配置57

2.4.2自动过渡58

2.5实例分析：焊接支架61

2.6理解边界条件的影响62

2.7总结63

2.8提问63

练习2-1 C形支架63

练习2-2骨形扳手69

练习2-3基座支架73

第3章 带接触的装配体分析80

3.1接触缝隙分析80

3.2实例分析：虎钳80

3.3使用全局接触的虎钳分析81

3.3.1为装配体指定材料81

3.3.2零部件接触82

3.3.3观察装配体结果85

3.3.4手柄接触85

3.3.5所需的力86

3.4使用局部接触的虎钳分析86

3.4.1局部接触86

3.4.2局部接触类型87

3.4.3无穿透局部接触条件88

3.4.4接触应力91

3.5总结91

3.6提问91

练习 双环装配体92

第4章 对称和自平衡装配体95

4.1冷缩配合零件95

4.2实例分析：冷缩配合95

4.2.1项目描述95

4.2.2对称95

4.2.3关键步骤96

4.2.4特征消隐96

4.2.5刚体模式97

4.2.6冷缩配合接触条件98

4.2.7在局部坐标系中图解显示结果99

4.2.8定义圆柱坐标系99

4.2.9保存所有图解102

4.2.10“什么错”特征102

4.3带软弹簧的分析102

4.3.1软弹簧103

4.3.2惯性卸除103

4.4总结104

练习4-1链扣（第一部分）104

练习4-2链扣（第二部分）115

第5章 带接头的装配体分析及网格细化118

5.1连接零部件118

5.2接头118

5.3实例分析：万向节119

5.4项目描述120

5.5第一部分：使用草稿品质的粗糙网格进行分析120

5.5.1远程载荷121

5.5.2螺栓的紧密配合124

5.5.3螺栓预载124

5.5.4局部相触面组127

5.5.5旋转和轴向刚度129

5.5.6知识库130

5.6第二部分：使用高品质网格分析134

5.6.1在薄壁特征上需要的实体单元数量135

5.6.2高宽比例图解135

5.6.3雅可比136

5.7总结140

练习5- 1手钳141

练习5-2升降架装配体149

练习5-3带有基座的分析（选做）154

练习5-4点焊——实体网格155

练习5-5螺栓接头160

练习5-6遮阳篷163

第6章 兼容/不兼容网格165

6.1兼容/不兼容网格划分：接合接触165

6.2实例分析：转子165

6.2.1项目描述165

6.2.2兼容网格166

6.2.3不兼容网格167

6.2.4不兼容接合选项169

6.3总结171

第7章 薄件分析172

7.1薄件172

7.2实例分析：带轮172

7.3第一部分：采用实体单元划分网格173

7.4第二部分：细化实体网格176

7.5实体与壳单元的比较176

7.6第三部分：壳单元——中面曲面177

7.6.1细壳与粗壳的比较178

7.6.2壳网格颜色179

7.6.3更改网格方向180

7.6.4壳单元对齐180

7.6.5自动重新对齐壳曲面181

7.6.6应用对称约束184

7.6.7变形结果186

7.7结果比较187

7.8实例分析：搁栅吊件187

7.9总结192

7.10提问192

练习7-1支架193

练习7-2使用外侧/内侧表面的壳网格196

练习7-3点焊——壳网格199

练习7-4边焊缝接头199

练习7-5容器把手焊缝204

第8章 混合网格——壳体和实体206

8.1混合网格206

8.1.1接合壳体和实体网格207

8.1.2混合网格支持的分析类型207

8.2实例分析：压力容器207

8.2.1项目描述207

8.2.2分析装配体207

8.2.3模型准备208

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219

8.4提问219

练习 混合网格分析219

第9章 混合网格——实体、梁和壳单元226

9.1混合划分网格226

9.2实例讨论：颗粒分离器226

9.2.1项目描述226

9.2.2单元选择226

9.2.3梁单元226

9.2.4关键步骤227

9.2.5横梁接点：位置229

9.2.6横梁接点类型229

9.2.7连接及断开的接点231

9.2.8横截面的第一方向及第二方向236

9.2.9弯矩和剪力图表237

9.3总结238

9.4提问238

练习9-1传送架238

练习9-2柜子246

练习9-3框架结构刚度252

第10章 子模型254

10.1子模型基础254

10.2父算例与子算例的关系254

10.3实例分析：脚手架254

10.3.1项目描述255

10.3.2关键步骤255

10.4第一部分：父算例256

10.5第二部分：子算例260

10.6总结263

10.7提问264

第11章 设计情形265

11.1设计算例265

11.2实例分析：悬架设计265

11.2.1项目描述265

11.2.2关键步骤265

11.3第一部分：多载荷情形266

11.3.1多个设计算例267

11.3.2设计情形结果270

11.4第二部分：几何修改273

11.5总结277

练习 矩形平台277

第12章 热应力分析282

12.1热应力分析简述282

12.2实例分析：双层金属带282

12.2.1项目描述282

12.2.2材料属性283

12.2.3输入温度287

12.2.4平均应力288

12.2.5提问293

12.3在局部坐标系中检查结果（选做）293

12.4保存变形后的模型294

12.5总结294

第13章 自适应网格295

13.1自适应网格简述295

13.2实例分析：悬臂支架295

13.2.1项目描述295

13.2.2几何体准备296

13.3 h-自适应算例298

13.3.1 h-自适应选项299

13.3.2 h-自适应图解301

13.3.3收敛图表301

13.3.4回顾h-自适应求解301

13.3.5应变能误差并非应力误差303

13.4 p-自适应算例303

13.4.1 p-自适应求解方法303

13.4.2 h-单元与p-单元304

13.4.3方法比较306

13.5 h-单元与p-单元总结306

13.6总结307

第14章 大位移分析308

14.1小位移与大位移分析的比较308

14.2实例分析：夹钳308

14.3第一部分：小位移线性分析309

14.3.1结果讨论310

14.3.2小位移及大位移分析中的接触结果310

14.4第二部分：大位移非线性分析310

14.4.1永久变形312

14.4.2 SolidWorks Simulation Premium312

14.5总结312

14.6提问312

附录313

附录A 网格划分、解算器313

附录B 用户帮助322