序
前　言
1.1　力學(xué)建模的基本概念1
1.2　有限元分析流程2
1.2.1　可行性方案制定3
1.2.2　數(shù)學(xué)模型假設(shè)6
1.2.3　數(shù)學(xué)模型的修正及迭代6
1.3　定性分析和定量分析6
1.3.1　錯誤和誤差6
1.3.2　數(shù)值解和解析解7
1.3.3　定性分析和定量分析的區(qū)分7
1.3.4　誤差來源8
1.4　有限元分析的價值8
1.5　仿真工程師的職責(zé)9
1.6　有限元分析技術(shù)的發(fā)展史以及 SOLIDWORKS Simulation介紹9
1.6.1　有限元理論的發(fā)展史9
1.6.2　有限元分析軟件的發(fā)展史10
1.6.3　 SOLIDWORKS Simulation及設(shè)計仿真一體化12
2.1　學(xué)習(xí)前的準(zhǔn)備工作16
2.1.1　模型下載16
2.1.2　插件激活17
2.1.3　SOLIDWORKS Simulation的設(shè)置18
2.2　零件靜應(yīng)力分析的基本操作22
2.2.1　分析案例：吊具 22
2.2.2　分析操作流程說明22
2.2.3　案例操作22
2.2.4　后處理29
2.3　材料力學(xué)的相關(guān)概念及結(jié)果解讀32
2.3.1　分析案例：傳動鏈支撐法蘭32
2.3.2　案例操作32
2.3.3　材料力學(xué)的相關(guān)概念36
2.3.4　安全系數(shù)和屈服準(zhǔn)則41
2.3.5　材料參數(shù)對計算結(jié)果的影響44
2.3.6　載荷對計算結(jié)果的影響47
2.4　小結(jié)與討論49
3.1　有限單元法的離散化思想50
3.1.1　離散化數(shù)學(xué)思想50
3.1.2　割圓術(shù)51
3.1.3　有限元分析中的單元類型52
3.2　網(wǎng)格精度的判定及控制54
3.2.1　分析案例： T型推臂 54
3.2.2　案例操作54
3.2.3　網(wǎng)格無關(guān)性檢查59
3.2.4　應(yīng)力集中60
3.2.5　局部網(wǎng)格控制62
3.2.6　位移結(jié)果和網(wǎng)格密度的關(guān)系66
3.3　應(yīng)力奇異 66
3.3.1　分析案例： T型支架66
3.3.2　案例操作67
3.3.3　應(yīng)力奇異的三種常見情況 70
3.3.4　網(wǎng)格品質(zhì)檢查75
3.4　網(wǎng)格劃分報錯77
3.4.1　分析案例：踏板78
3.4.2　網(wǎng)格錯誤排查方法79
3.4.3　基于曲率的網(wǎng)格83
3.5　自適應(yīng)網(wǎng)格技術(shù) 84
3.5.1　自適應(yīng)網(wǎng)格技術(shù)介紹84
3.5.2　分析案例： T型推臂自適應(yīng)分析 84
3.5.3　自適應(yīng)網(wǎng)格技術(shù)的局限性 87
3.6　小結(jié)與討論：關(guān)于結(jié)構(gòu)仿真中四面體單元和六面體單元的討論 87
4.1　接觸和接頭形式介紹 90
4.2　復(fù)雜裝配體分析92
4.2.1　分析案例：電機(jī)支架 92
4.2.2　分析思路整理 92
4.2.3　案例操作93
4.2.4　后處理103
4.2.5　位移結(jié)果的網(wǎng)格無關(guān)性檢查107
4.3　螺栓簡化 108
4.3.1　螺栓接頭的數(shù)學(xué)模型 108
4.3.2　緊密配合的設(shè)置 110
4.3.3　實(shí)體螺栓的簡化方法111
4.3.4　地腳螺栓的簡化方式—固定 114
4.3.5　虛擬壁和地腳螺栓的應(yīng)用 116
4.3.6　預(yù)緊力設(shè)置 118
4.3.7　案例思路總結(jié) 120
4.4　靜應(yīng)力分析 120
4.4.1　“靜”的概念120
4.4.2　分析案例：三點(diǎn)彎實(shí)驗(yàn)121
4.4.3　剛體運(yùn)動 126
4.4.4　微小力的處理方法 127
4.4.5　零件之間的間隙及穿透問題 131
4.5　實(shí)體焊接 134
4.5.1　分析案例：焊接立柱134
4.5.2　全局接觸136
4.5.3　兼容網(wǎng)格和不兼容網(wǎng)格 137
4.5.4　接觸優(yōu)先級問題 140
4.6　小結(jié)與討論：復(fù)雜裝配體分析思路梳理 141
5.1　均布載荷問題 42
5.1.1　分析案例：工作臺載荷簡化142
5.1.2　模型簡化方案 146
5.2　圣維南原理 152
5.2.1　一般對稱問題 152
5.2.2　分析案例：輪轂153
5.2.3　圣維南原理介紹 161
5.3　赫茲接觸和平面問題 162
5.3.1　赫茲接觸 162
5.3.2　分析案例：圓柱體擠壓 163
5.3.3　平面問題164
5.3.4　結(jié)果統(tǒng)計及案例小結(jié) 167
5.4　彈簧計算及子模型 168
5.4.1　分析案例：拉伸彈簧 168
5.4.2　結(jié)構(gòu)非線性 171
5.4.3　子模型174
5.4.4　不確定因素的處理177
5.5　大轉(zhuǎn)動177
5.6　小結(jié)與討論：解算器及其性能測試 179
6.1　桿梁、殼及實(shí)體單元 181
6.1.1　分析案例：簡支梁181
6.1.2　殼單元 184
6.1.3　桿梁單元189
6.2　約束和自由度194
6.2.1　自由度的概念194
6.2.2　殼單元及桿梁單元的約束形式 196
6.2.3　簡支梁的實(shí)體單元約束形式200
6.3　遠(yuǎn)程位移的應(yīng)用202
6.4　混合單元分析問題207
6.4.1　分析案例：控制柜 207
6.4.2　三向重力檢查法213
6.4.3　殼單元和梁單元應(yīng)力結(jié)果的說明 216
6.5　小結(jié)與討論：有限元分析結(jié)果的驗(yàn)證 217
7.1　金屬疲勞失效理論 218
7.1.1　金屬疲勞發(fā)展簡史 218
7.1.2　金屬疲勞的基本知識 219
7.1.3　SOLIDWORKS Simulation疲勞模塊220
7.2　周期性疲勞事件220
7.2.1　分析案例：彈簧周期性疲勞事件 221
7.2.2　S-N曲線225
7.2.3　疲勞結(jié)果說明 228
7.2.4　疲勞分析的“悖論” 232
7.2.5　周期載荷組合工況234
7.3　非周期載荷疲勞235
7.3.1　雨流計數(shù)法235
7.3.2　分析案例：彈簧非周期變幅載荷疲勞 236
7.3.3　平均應(yīng)力修正對計算結(jié)果的影響 239
7.4　裝配體疲勞分析241
7.4.1　分析案例：三點(diǎn)彎實(shí)驗(yàn) 241
7.4.2　疲勞仿真的企業(yè)現(xiàn)實(shí)問題 243
7.5　小結(jié)與討論：雨流計數(shù)法和雨流計數(shù)箱的工作原理 243
8.1　優(yōu)化設(shè)計介紹 246
8.2　尺寸優(yōu)化 247
8.2.1　SOLIDWORKS的參數(shù)化建模 248
8.2.2　分析案例：絞龍 249
8.2.3　分析案例：絞龍優(yōu)化256
8.2.4　響應(yīng)曲面設(shè)計法 263
8.3　拓?fù)鋬?yōu)化264
8.3.1　分析案例：帶孔板拓?fù)鋬?yōu)化 265
8.3.2　案例操作265
8.4　小結(jié)與討論：設(shè)計仿真一體化 271