如图5-40所示的手钳模型需要使用几个接头，并应用几个不同的相触面组进行分析。本练习将介绍称为铰链的夹具。
本练习将应用以下技术：
● 局部接触
● 接头
如图5-40所示，手钳正在夹紧一块钢板。手钳的设置表明钳臂并不处于锁定位置。在钳臂上加载了225N的力。所有零部件都由普通碳素钢制成。当任意部分超出了屈服强度，测定装配体的最大应力。
图5-40 手钳夹紧钢板的状态
操作步骤
步骤1 打开装配体文件
从“SolidWorks Simulation\lesson 05\Exercises\Vise grip pliers”文件夹下打开装配体文件wrench.sldasm。
步骤2 切换配置
激活配置For analysis。在该配置中，压缩解锁手柄（release）和销钉帽（pincap）。螺钉也采用了简化后的配置，简化配置中移除了小的倒角和孔洞，因为它们并不影响分析结果。
步骤3 设定Simulation选项
选择Simulation菜单中的【选项】，切换到【默认选项】选项卡。在【单位】栏，选择【公制（I）（MKS）】。选择【长度/位移】为【毫米】，【压力/应力】为【N/m^2（Pascals）】。选择【颜色图表】，在【数字格式】中选择【科学（e）】，【小数位数】为2。
步骤4 创建一个算例
创建一个名为vise grip analysis的静应力分析算例。
步骤5 选择材料
从SolidWorks Materials库中选择普通碳素钢，应用到所有零件中。
步骤6 模拟钢板
在本实例中并不关心钢板的应力，因此已经压缩了该零件。为了模拟这块钢板，在钳口的两张平面加载一个【固定几何体】的夹具，如图5-41所示。
步骤7 检查干涉
为了判断两个不同的零部件之间是否相互接触，可以借助SolidWorks的干涉检查功能。在菜单中选择【工具】/【干涉检查】。选择该装配体，勾选【视重合为干涉】复选框。计算得到了三个干涉。
图5-41 模拟
步骤8 评估接触
查看该模型，以评估每个接触的作用。
● 干涉1是螺钉和center link之间的线接触。在它们之间加载一个接合的接触，因为只要加载力的作用，这两个零部件都会保持接触。
● 干涉2发生在螺钉和Arm1的套筒之间。这可以借助顶层装配体的零部件接触（全局接触）完成定义。
● 干涉3发生Arm1的两个不同零部件之间，即其中一个部件没有相对于另外一个部件移动。这也可以视为顶层装配体的零部件接触（全局接触），如图5-42所示。关闭【干涉检查】窗口。
图5-42 评估接触
步骤9 设置全局接触
确定零部件接触文件夹下的顶层装配体的零部件接触（全局接触）设定为【接合】。在【选项】中选择【不兼容网格】。
1.不兼容网格 当每个零部件都独自划分网格时，生成的网格为不兼容网格。本书将在第6章中深入讨论。
步骤10 爆炸显示装配体
爆炸显示装配体视图，以方便选择面和边作为相触面组。
步骤11 添加接触
在center link和螺钉端面之间，添加一个【接合】的接触，如图5-43所示。
图5-43 添加接触
提示
尽管全局接触被设定为【接合】，当一个点或边线与一个面接触时，可能也有必要对局部定义接合的接触。
2.销钉接头 销钉接头可以保证两个圆柱面在变形过程中保持同轴。在变形过程中，这两个面都必须保持圆柱面不变。
销钉接头包含以下的选项：
● 使用固定环（无平移）：选中该项，可以避免在两个圆柱面间发生沿轴向相对平移。
● 使用键（无旋转）：选中该项，可以避免在两个圆柱面间发生相对轴向旋转。
● 包括质量：销钉质量可以计算在频率分析中，也可以包含在应用加速度载荷的静态应力分析中。
● 轴向和旋转刚度：如果两个相对位移（轴向平移或旋转）中的任意一个不受限制，就可以指定两个特定方向的线性刚度值。
如果知道销钉的几何与材料参数，可以方便地在分析结束后进行测试。下面列出的参数是必须的：
● 张力应力区域：销钉的交叉区域。
● 销钉强度：销钉材料的设计强度（即屈服强度）。
● 安全系数：销钉的设计安全系数。
或者通过在【材料】指定材料的种类，也可以自动获取销钉的强度。
提示
根据使用的接头类型，必须在不同的相连零部件之间定义一定的接触条件，例如两个螺栓之间的【无穿透】接触。需要三个销钉来连接零部件，如图5-44所示。
图5-44 销钉位置
步骤12 添加销钉
在Simulation Study树中，右键单击【连接】并选择【销钉】。
如图5-45所示，选择零件CenterLink的孔内侧面，以及零件secondGrip的转轴表面。勾选【使用固定环】复选框，不勾选【使用键】复选框。在【强度数据】中，【张力应力区域】输入1.2，【销钉强度】输入35160000，【安全系数】输入2。单击【选择材料】并选择AISI1020钢。单击【确定】。
图5-45 添加销钉(www.xing528.com)
步骤13 添加其他销钉
重复上面的步骤，应用相同的属性添加另外两个销钉连接。【张力应力区域】中Pin 2和Pin 3的值分别为7.06和1.26
3.弹簧接头 弹簧接头是用来取代仅压缩弹簧、仅延伸弹簧、压缩与延伸弹簧的，如图5-46所示。
（1）弹簧接头类型 在【类型】中，可以指定弹簧为压缩与延伸、仅压缩或仅延伸，如图5-47所示。在选项【平坦平行面】、【同心圆柱面】及【两个位置】中指定弹簧端面实体的特征，如图5-48所示
（2）弹簧接头选项 在【选项】中可以指定【轴向】和【正切】弹簧刚度值。两个数值都能以【总和】表达，或是【分布】表达。也可以输入【压缩预载力】或【张力预载力】，如图5-49所示。
图5-46 弹簧接头
图5-47 弹簧接头类型图示
图5-48 弹簧接头类型名称
图5-49 弹簧接头选项
提示
在PropertyManager中，从【类型】列表中选择【弹簧】。
步骤14 添加弹簧接头
在装配体中并没有创建一个弹簧模型，我们将添加一个弹簧接头来加载适当的力。右键单击【连接】并选择【弹簧】。选择【两个位置】。已经在每个零件相应的特征上创建了分割面，在此基础上得到两个顶点，而弹簧就连接在这两个顶点上。在【轴向刚度】中输入250，在【张力预载力】中输入5，如图5-50所示。
图5-50 添加弹簧接头
步骤15 添加外部载荷
添加两个相反的作用力，一个加载到Arm1上，而另一个加载到Arm2上。出于建模的目的，这两个装配体的每个模型上都创建了恰当的表面，以方便加载载荷。在如图5-51所示的每个曲面上加载100N的力，力的方向垂直于Top plane。确认加载到把手力的【总数】为100N。
图5-51 添加外部载荷
步骤16 划分网格
在【网格参数】中选择【基于曲率的网格】。使用【高】品质单元，并采用默认设置划分模型网格，如图5-52所示。
图5-52 划分网格
步骤17 运行算例
步骤18 图解显示应力
由于应力结果超出了屈服强度，为了确定高应力区域，需要进行更加深入的后处理，如图5-53所示。
步骤19 更改图表选项
想要知道是否所有零部件都会屈服，可以改变图表选项，将比例的上限调整到与材料Al-loy Steel的屈服强度相等的数值。所有超过屈服极限的地方都会以红色显示。
右键单击图解“Stress1”并选择【图表选项】。选择【定义】并填写Alloy Steel的屈服应力（248.168MPa）为图表的最高上限，如图5-54所示。
步骤20 检查图解
可以看到唯一出现屈服的是位于零件center link的线接触部位。所有其他的零部件都在屈服极限以下。
图5-53 图解显示应力
图5-54 更改图表选项后的应力分布
步骤21 孤立显示零件
新建一个应力图解，显示center link的应力，将最大值设为材料的屈服强度。
发现问题所在的区域就是定义螺钉与center link之间线接触的位置。已经在第2章中讨论了应力集中（应力奇异）问题，例如不真实的应力分布。用户无法在当前的几何体上消除应力奇异，但可以通过重新划分网格的方式，减小对余下应力分布的影响，如图5-55所示。
图5-55 孤立显示零件
（3）销钉/螺栓力 用户可以快速设计出销钉和螺栓，并了解它们基本的载荷：剪切力、轴向力、弯矩和扭矩。图5-56显示了这些载荷及其方向。
图5-56 载荷及其方向
提示
在全局坐标系中会给出X、Y和Z方向的分量。轴向力的符号能够表明载荷为拉力还是压力。
步骤22 列出接头力
通过压缩销钉来简化分析，必须提取销钉力。
右键单击【结果】文件夹并选择【列出接头力】，如图5-57所示。
【接头力】选项卡会列出所有作用在销钉接头上的重要载荷。可以检查每个销钉的力或最大值，以及显示哪个接头处于选中状态。红色背景表明了2个销钉在安全系数为2的情况下会发生失效，而1个销钉（绿色）在安全系数为2的情况工作正常，如图5-58所示。
图5-57 列出接头力
图5-58 显示结果
步骤23 保存并关闭文件
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