SolidWorks Simulation边界条件设定方法(一)

haili88882012

   经典图书

2012-04-16 14:03:52 作者：河南工程学院 刘军 来源：有限元分析利用数学近似的方法对真实物理系统进行模拟，分析结果误差的主要来源如图1所示，其中影响分析结果最大因素的是约束和载荷，即边界条件。不恰当的边界条件会使分析模型的结果严重偏离实际结果。本文重点讲解边界条件中分析模型边界的确定方法。
　　分析模型边界定义得越大，被关注对象的分析结果就越接近真实情况。但是，这也造成分析模型中包含的零部件数量过多，计算困难、成本过高、消耗的时间也越多;分析模型的边界定义得越小，边界条件的定义就越困难，与实际产品的偏差就越大，分析产生误差的概率越大。

本文主要讨论solidworks Simulation中三种确定分析模型边界的方法：包裹法、工程分析法和圣维南原理法。

　　图1有限元分析误差的主要因素
　　二、包裹法
　　包裹法，首先，单独取出被关注的零部件，确定其最

合理的边界条件，进行分析计算;然后扩大零部件的范围，即增加一层零部件，添加合理的边界条件后再次分析计算;对比两次计算的结果，如果结果偏差很大，说明第一次分析定义的边界太小，需要再次扩大边界重新计算，和第二次的结果对比。循环进行，直至两次分析的结果基本不再发生变化，就找到了最合适的边界。该方法适用于所有分析类型，具体分析流程如图2所示。

　　例如，我们关注某轨道车底板一个零件“C型槽”的力学性能，如图3所示的黄色零件。绿色部位是和其余零部件的接触面。利用包裹法确定其分析边界的步骤如下。
　　(1)孤立关注的零部件：分析模型仅选取C型槽零件自身。
　　(2)添加边界：将C型槽与其他零件的接触面分割出来，如图3所示的绿色面。对绿色面采用固定约束，如图4所示。
　　(3)添加其他相关参数，分析计算，结果如图5所示，固定约束的区域没有任何变形。
　　(4)扩大分析模型的边界至连接C型槽的槽钢，如图6所示。
　　(5)添加边界，固定槽钢的端面。
　　(6)再次分析计算，结果如图7所示，C型槽零件与槽钢接触部位有较大的变形。

(7)对比两次分析的结果，C型槽的变形和应力分布差别非常大，所以第一次定义的边界不正确，需要继续扩大边界，直至得到满意的结果。

　　包裹法确定边界的方法很简单，但是也笨拙，经常会导致重复计算和参与分析的零部件数量过多、计算量过大的情况。例如，对于C型槽，当继续扩大边界条件时，我们是否需要将整个轨道车都添加进来尽量进行分析。这样做的时间和计算代价会太大，往往难以接受。实际应用过程中，通常我们采用第二种方法，工程分析法。

wanwenxue

刘老师的文章，请赐教