1、基于SolidWorks帶孔板的建模及有限元分析李軍摘要：利用SolidWorks對(duì)帶孔矩形板進(jìn)行虛擬建模，通過賦予板材材質(zhì)、載荷后進(jìn)行網(wǎng)格劃分，進(jìn)而進(jìn)行有限元分析，得出其應(yīng)力、應(yīng)變和位移的分布圖，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析研究對(duì)板材安全性的影響。關(guān)鍵詞：SolidWorks；帶孔板；建模；有限元分析0 SolidWorks簡介Solidworks是一款優(yōu)秀的三維設(shè)計(jì)軟件，具有十分強(qiáng)大的零件設(shè)計(jì)功能及裝配模塊，同時(shí)也擁有豐富的后置處理模塊。由于其功能強(qiáng)大，新手上手快，應(yīng)用領(lǐng)域廣，所以成為了主流的三維造型軟件。經(jīng)過17年的發(fā)展，在全球已經(jīng)擁有30多萬的客戶，最新版本為SolidWorks 2011版。在中

2、國SolidWorks在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助工程、計(jì)算機(jī)輔助制造、計(jì)算機(jī)輔助工藝、數(shù)據(jù)管理等方面為企業(yè)提供了強(qiáng)大的動(dòng)力，使企業(yè)在管理、設(shè)計(jì)和制造方面有了很大的提升。1 帶孔板的模型建立矩形板材的尺寸為300*180*10mm，孔位于中心，直徑為50mm，模型如圖1。圖1 帶孔矩形板模型2前置處理2.1在Command Manager中點(diǎn)擊SIMULATION選項(xiàng)，建立新算例，名稱默認(rèn)，確認(rèn)。2.2賦予板材材料屬性材料為AISI304，材料屬性如表1表1 材料的屬性模型參考屬性零部件名稱:AISI 304模型類型:線性彈性同向性默認(rèn)失敗準(zhǔn)則:最大 von Mises 應(yīng)力屈服強(qiáng)度:2.06

3、807e+008 N/m2張力強(qiáng)度:5.17017e+008 N/m2彈性模量:1.9e+011 N/m2泊松比:0.29 質(zhì)量密度:8000 kg/m3抗剪模量:7.5e+010 N/m2熱擴(kuò)張系數(shù):1.8e-005 /KelvinSolidBody 1(凸臺(tái)-拉伸1)(aisi304帶孔矩形鋼板靜力分析)曲線數(shù)據(jù):N/A2.3網(wǎng)格生成在SIMULATION選項(xiàng)中選擇“運(yùn)行”中的“生成網(wǎng)格”，使用默認(rèn)網(wǎng)格劃分。網(wǎng)格信息如表2，網(wǎng)格信息細(xì)節(jié)如表3，網(wǎng)格劃分后的模型如圖2。表2 網(wǎng)格信息網(wǎng)格類型實(shí)體網(wǎng)格所用網(wǎng)格器: 基于曲率的網(wǎng)格雅可比點(diǎn)4 點(diǎn)最大單元大小7.44196 mm最小單元大小7.44

4、196 mm網(wǎng)格品質(zhì)高表3 網(wǎng)格信息細(xì)節(jié)節(jié)點(diǎn)總數(shù)23523單元總數(shù)13612最大高寬比例3.9347單元 (%)，其高寬比例 < 399.7單元 (%)，其高寬比例 > 100扭曲單元(雅可比)的 %0完成網(wǎng)格的時(shí)間(時(shí);分;秒): 00:00:03計(jì)算機(jī)名:PC-201009062016圖2 網(wǎng)格劃分后的模型2.4使用慣性卸除，消除剛體運(yùn)動(dòng)。如果不進(jìn)行剛體運(yùn)動(dòng)消除，將出現(xiàn)如下的錯(cuò)誤提示。2.5施加載荷類型為法向，施加部位為模型的左面和右面，載荷為-15000N，確認(rèn)。細(xì)節(jié)如表4。表4 載荷施加載荷名稱裝入圖象載荷細(xì)節(jié)力-1實(shí)體:2 面類型:應(yīng)用法向力值:-15000 N3 靜力學(xué)

5、分析前置處理完成后，進(jìn)行運(yùn)行，進(jìn)行靜力學(xué)分析，會(huì)生成3個(gè)默認(rèn)圖解，應(yīng)力分布圖。3.1應(yīng)力分析名稱類型最小最大應(yīng)力1VON:von Mises 應(yīng)力1.56414e+006 N/m2節(jié): 39092.80153e+007 N/m2節(jié): 11498Aisi304帶孔矩形鋼板靜力分析-算例 1-應(yīng)力-應(yīng)力1由應(yīng)力云圖可以看出，板所受的應(yīng)力最大值為2.80153e+007 N/m2遠(yuǎn)小于材料的屈服強(qiáng)度2.06807e+008 N/m2，處于安全狀態(tài)。3.2位移名稱類型最小最大位移1URES:合位移0.00142739 mm節(jié): 114980.00776265 mm節(jié): 3831Aisi304帶孔矩形鋼板靜力分析-算例 1-位移-位移1由位移云圖可以看出，其最大位移為0.00776265 mm，在誤差允許范圍之內(nèi)。3.3應(yīng)變名稱類型最小最大應(yīng)變1ESTRN :對(duì)等應(yīng)變1.09367e-005 單元: 78440.000113055 單元: 8823Aisi304帶孔矩形鋼板靜力分析