solidworks simulation的有限元静应力分析一定是静态结构吗?

solidworks simulation有限元分析中应用最广泛的模块就是静应力分析了,静应力分析模块可以帮助我们进行结构的强度校核。从字面意思来看,用做静应力分析的结构是一个静态模型,事实真的如此吗?

下面,猫亮设计来告诉大家哪些情况属于静应力分析,以及静应力分析需要注意什么。

静态结构

毫无疑问,静态结构一定可以用于静应力分析。

静态结构的受力有两种方式:

1.结构的一端固定,另外一端受力。

2.两端受到大小相等,方向相反的力。solidworks simulation的有限元静应力分析一定是静态结构吗? solidworks simulation的有限元静应力分析一定是静态结构吗?

这两种方式在力学上都是保持平衡的,都属于静态结构,也就是结构在受力后不会发生相对运动。

对于第二种静态方式,我们使用有静力学限元计算却无法完成,系统会报错。

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按照系统的提示,我们使用软弹簧和惯性卸除使模型稳定,再来计算一次看看是什么结果。

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计算完成后,我们查看位移动画,模型并没有按我们想象的方式左右拉伸,显然这个计算结果是错误的。

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那么是什么原因导致了这个错误呢?

在有限元的计算过程中,载荷是逐步加载的,载荷加载时,零件左侧和右侧拉力的加载不能保持同步,因此产生了模型在数学计算中的不稳定现象。

因此在有限元计算中,我们要注意避免这种加载方式。

动态结构

我们俗称的静力学分析在Ansys中的英文名称叫做static structural。

static翻译成为中文意思是静止的、 静态的、停滞的、静力的。

在有限元分析中,静力学分析的叫法会迷惑很多新手,我们应该将静力学分析理解成为稳态分析,与之相对的是瞬态分析。

稳态分析和瞬态分析的区别就是稳态分析中没有时间概念,瞬态分析和稳态分析的不同就是引入了时间的概念,但这个时间并不是真实的时间,而是做为有限元计算中整个动态过程加载的步长来使用。

对于一个动态结构,如果我们只关心其中的某一个瞬间的受力状态,即使这个动态结构是在做加速运动,只要在这个瞬间中,零件的受力是平衡的,我们都可以使用solidworks simulation静力学分析去计算。

下面这个模型是一个旋转件,由于在旋转的瞬间处于一种平衡状态,我们使用静力学分析,将底部的小圆柱面固定,对圆周方向施加一个离心力的载荷,设置角速度为2600rpm,然后我们来计算一下离心力导致的变形是多少。

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计算完成后,我们查看零件的位移变形情况,在离心力的左右下,零件朝圆周方向直径增大,并且由于下部小圆柱的约束,圆盘上下两个面受力不一致,上部圆盘在圆周方向变形的同时,向下产生一定的变形量。

solidworks simulation的有限元静应力分析一定是静态结构吗? 综上所述,solidworks simulation的有限元静应力分析并不是特指的静态结构,我们正确的理解应该是稳态结构;对于某些物理上受力平衡的结构,我们在有限元分析中需要注意载荷的正确加载,避免在计算中出现数值上的不平衡导致不正确结果的产生。