任何FEA软件都有其优缺点,SolidWorks Simulation分析是在下列假设下进行的:
● 线性材料。
● 小变形。
● 静态载荷。
这些假设是在设计环境下的FEA软件的基本假设,大多数的FEA项目在这些前提条件下完成得很好。
对于一些非线性材料、非线性几何体或动态分析,可以通过SolidWorks Simulation的一些高级专业工具完成。SolidWorks Simulation Professional可以进行动态分析,如频率分析和掉落测试等。
提示
SolidWorks Simulation也能使用几何非线性求解器来计算大位移问题。然而,由于只有一套默认的参数是针对非线性求解器的,SolidWorks Simulation这一功能的适用性就大打折扣了。对全尺寸的非线性问题(同时包含几何和材料非线性),必须使用SolidWorks Simulation Premium。
1.线性材料 在所有SolidWorks Simulation所使用的材料中,应力与应变成线性比例关系,如图0-15所示。
在实际使用中,最大应力值是被限制的,而在使用线性材料模型时,其最大应力并不仅限于屈服应力或最终破坏应力。
例如,在线性模型中,如果在1000N的载荷作用下,应力值达到了100MPa,那么当载荷为10000N时,应力值将达到1000MPa。
材料的屈服没有在模型中考虑,实际上,材料是否发生屈服需要在对结果应力作出解释说明的基础上才能判断。
大多数结构的应力值低于屈服应力,而安全系数通常与屈服应力有关。
因此,对于SolidWorks Simulation用户来说,线性材料很少对分析产生限制。
2.小变形 任何结构在加载下均会变形。在SolidWorks Simulation中,我们假设变形很小。什么是小变形的确切含义呢?通常的解释是变形相对于结构的整体尺寸来说很小。
图0-16显示了一根悬臂梁在小变形和大变形作用下的弯曲。
如果变形很大,那么SolidWorks Simulation的一般性假设就不能应用了,即使SolidWorks Simulation具有分析大位移的能力(这一点我们将在本书的最后一章讨论)。(https://www.xing528.com)
对于这种结构,就必须使用其他分析工具,如SolidWorks Simulation Premium。
注意变形大小并不是判断“小”变形或“大”变形的依据,真正的决定因素是变形是否显著地改变了结构的刚度。
小变形分析假设在变形过程中结构的刚度仍保持不变,大变形分析则需考虑变形引起的刚度的改变。

图0-15 材料属性曲线

图0-16 小变形与大变形示意图
尽管梁的大变形和小变形之间的区别十分明显,但并不总是这样,如受压的扁平薄膜。扁平薄膜最初抵抗压力的唯一机理就是弯曲应力,如图0-17所示。
在变形过程中,薄膜除了初始的弯曲刚度外,还获得了薄膜刚度。
在变形过程中,薄膜刚度发生了很大变化。刚度的变化要求使用SolidWorks Simulation Premium等工具进行大位移分析。
3.静态载荷 假设所有的载荷和约束不随时间而改变。这个限制条件意味着加载过程十分缓慢以至于可以忽略惯性效应。SolidWorks Simu-lation不能进行动态载荷的分析。
尽管所有的载荷实际上是随时间变化的,但对设计分析而言,大多数情况下将它们看成静态载荷是可以接受的。重力载荷、离心力载荷、螺栓预应力以及其他作用力都可以看成静态载荷。

图0-17 压力分布
只有快速变化的载荷才需要进行动力学分析,掉落测试或振动分析必须要建立动态载荷模型。
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