实体单元网格划分方法

首先将采用实体单元分析该带轮，方法和前面的章节一样。可以从几何体及载荷、约束的对称性中看出，只需分析一半带轮而将另一半用对称边界条件来模拟。在这个例子中，即使不使用对称性，带轮也是非常简单的。最理想化的情况是采用壳单元代替实体单元，用一半的模型代替整个模型。在此，作为学习的范例，二者将被结合使用。

操作步骤

步骤1 打开零件

打开文件夹“SolidWorks Simulation\Lesson 07\Case Studies\Pulley”下的文件“pulley”。

分割线定义了一个90°的带轮剖面，对带轮上的该区域施加一个作为外部压力的传动带载荷，如图7-2所示。

图7-2 带轮剖面

步骤2 创建对称切除

解除压缩名为“symmetry”的切除特征，如图7-3所示。

步骤3 创建一个新算例

创建名为“pulley solids”的静应力分析算例。

步骤4 设定SolidWorks Simulation选项

设定全局单位系统为【公制（I）（MKS）】，【长度】单位为毫米，【应力】单位为N/mm²（MPa）。结果储存在SolidWorks文档文件夹下的“SolidWorks Simulation with results”文件夹中。

步骤5 施加固定约束

如图7-4所示，选择半圆柱面的外侧面并指定一个【固定几何体】的约束。

图7-3 对称模型

图7-4 施加固定约束

● 对称夹具 对称的夹具可以模拟模型中缺失的另一半。这个夹具能够保证对称面的法向没有任何位移，但允许在对称面上的位移。

如果不对面采用【对称】的夹具，也可以手动地在这个面的任何一条边线应用同样的条件。该约束也会传递到采用壳单元划分网格的曲面的边线。本节第二部分会讨论更多关于对称约束的信息。

步骤6 应用对称约束

选择如图7-5所示的两个平面作为对称面，应用【对称】的夹具。

步骤7 定义压力载荷

右键单击【外部载荷】，选择【压力】，勾选【垂直于所选面】复选框。选择需要施加压力载荷的外表面，定义压力载荷的大小为0.2MPa（200000Pa）。单击【确定】以保存该设定，结果如图7-6所示。(www.xing528.com)

图7-5 应用对称约束

图7-6 定义压力载荷

提示

注意，这里并没有读取加载了力的皮带模型，而是通过指定一个压力值来模拟皮带的存在。

当然，可能会产生200 000Pa的压力在竖直方向带来500N的反力。因为之前已经运算过一个任意应力大小下的线性静态分析。基于这个算例得到的反力大小，可以依据比例推导出200 000Pa的压力可以获得500N的反力。本书已经在第3章中用过类似的比例推导。

步骤8 生成网格

在【网格参数】下选择【基于曲率的网格】。使用【高】品质单元并以默认的设置划分模型网格。

步骤9 查看网格

在模型的厚度方向只有一个单元，如图7-7所示。从网格细节中可以看到，最终的网格包含9 565个单元，19 299个波节。

步骤10 运行分析

图7-7 网格细节

提示

也可以合并上面这两个步骤。在【网格】窗口中选择【运行（求解）分析】选项，则可以完成划分网格及求解两个步骤。

步骤11 图解显示von Mises应力

实体带轮模型外表面和内表面的最大应力约为66.2MPa和83.6MPa，如图7-8所示。

图7-8 von Mises应力分布

注意

在模型的厚度方向只有一个单元，而高品质的单元至少需要保证两层单元，如图7-9所示。

图7-9 厚度方向的波节应力