solidworks有限元分析中为了减少计算量需要对模型进行简化,除了使用壳单元、梁单元、将问题简化为平面应力或平面应变问题外,我们还可以使用对称约束来对模型进行简化。

下面,猫亮设计给大家介绍一下在solidworks simulation中如何使用对称约束来简化需要分析的问题。

对称约束介绍

solidworks simulation中的对称约束用两种一种是对称约束,另外一种是周期性对称约束。

使用对称约束我们可以将模型简化成为二分之一或者四分之一的模型进行分析;而使用周期性对称约束可以将模型简化成为六分之一、七分之一、八分之一等等来分析。

不管使用哪种对称约束,使用对称约束的模型在还原成后都要和原模型保持一致,受力大小、约束部位等等边界条件也要和原模型的边界条件保持一致。

对称约束实例

一个直径50mm厚度2mm的圆形合金钢圆盘,四周固定,在中央直径10mm的面上受到垂直向下400N的力,求解其变形大小。

建模

使用【曲面】→【平面区域】建立一个直径50mm的圆形,在中间绘制一个直径10mm的圆,使用分割线将中间的面分割出来。

solidworks simulation中四分之一模型对称约束怎么加

完整模型分析

打开静应力分析,系统会自动将曲面实体识别为壳单元,将其厚度设置为2mm,材料设置为合金钢。

使用夹具,将圆盘四周边线固定;在中间部分的圆面上施加一个向下400N的力。

在网格中使用大小为1mm基于混合曲率的网格来划分单元格,单元格划分后求解,得到最大位移0.03mm。

solidworks simulation中四分之一模型对称约束怎么加

四分之一模型对称约束

在三维建模中,使用曲面裁剪功能,将这个模型裁剪为1/4模型。

回到静应力分析中,在夹具中选择对称约束,在对称约束中选择四分之一圆盘的边线,选择完成后在预览中可以看到使用对称约束后的模型。

solidworks simulation中四分之一模型对称约束怎么加

载荷的添加:由于这里的模型是四分之一部分且使用了对称约束,对于使用对称约束的模型,载荷需要按照对称的次数来计算,对称约束为四分之一,添加的载荷就要除以4,因此这里添加的载荷就需要改成100N。

模型求解:求解后最大位移为0.03mm,与完整模型的计算结果保持一致。

solidworks simulation中四分之一模型对称约束怎么加

周期性对称约束

由于周期性对称需要选择模型的两个侧面来定义对称关系,只适用于实体单元

模型准备

将前面的曲面实体裁剪成为1/8部分,然后使用曲面加厚,将厚度调整为2mm,顶面仍然使用分割线进行分割。

最后在中心位置建立一根基准轴。

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边界条件添加

在夹具中添加周期性对称,分别选择两个侧面及中间的基准轴,solidworks会自动将对称后的模型预览出来。

由于这里的模型是1/8模型,添加的载荷需要在原载荷的基础上除以8,这样添加的载荷大小才能保持一致,因此在中间部分添加一个方向向下50N的载荷。

固定约束选择1/8圆周面添加,使其保持不动。

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网格划分

为了和前面的分析保持一致,网格划分仍采用大小为1mm的基于混合曲率的网格来划分单元格。

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运行求解

计算后的结果显示模型最大位移为0.03mm,这个结果和前面两个不同算法的结果是一致的。

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以上是使用两种不同的对称约束的方法对同一个问题进行求解,这两种方法各有各的特点,希望对你有所帮助。