solidworks simulation中有三种特殊的载荷加载方式,分别是视为远程质量、远程质量和远程载荷。在有限元分析中采用这三种载荷的目的都是为了简化模型,减少不必要的计算,提高关注区域的分析精度。

下面,猫亮设计介绍一下这三种载荷加载方式如何使用。

演示模型

使用下图中的简单模型做为远程载荷的演示例子。材料均设置为合金钢,并在小球的中心建立一个坐标系。

远程载荷、远程质量

使用评估中的质量属性测量小球的重量,小球重量为0.004kg。

远程载荷、远程质量

静应力分析

新建一个静应力分析算例,将两个实体的材料均设置为合金钢。

视为远程质量

选中球体,使用鼠标右键,在出现的菜单中选择视为远程质量,将这个球体设置为远程质量载荷。

使用视为远程质量时,系统会根据被选择的零件的重心及质量将被选择零件简化为质量点,最后通过质量点的位置与质量大小与被连接面建立关系。

远程载荷、远程质量

远程质量的设置:实体选择球体,加载远程质量的面选择圆柱的侧面。

远程载荷、远程质量

视为远程质量时的应力及位移计算结果:

最大Von Mises应力为0.047Mpa,最大合位移为1.055e-5

远程载荷、远程质量

远程质量

远程质量允许我们添加一个虚拟的质量点,根据质量点的位置和连接面的位置来计算远程质量对连接面的影响。

添加远程质量时需要一个参考坐标系,这个坐标系可以是全局坐标系,也可以是自定义的局部坐标系,根据坐标系的位置来确定质量点的位置。

根据前面测量的小球的质量,在远程质量中按下图设置添加一个质量为0.004kg的质量点,连接类型设置为刚性。

远程载荷、远程质量

使用远程质量的计算结果如下:

最大Von Mises应力为0.046Mpa,最大合位移为1.046e-5。远程质量和视为远程质量的计算结果基本一致,这两种加载方式可以认为是等同的。

远程载荷、远程质量

远程载荷

远程载荷和远程质量的加载方式一致,一个是加载质量点,一个是加载力。

加载远程载荷时,为了和前面远程质量进行对比,这里将质量换算成为一个向下的力,0.004kgX9.8N/kg=0.0392N。

连接类型仍然设置为刚性。

远程载荷、远程质量

远程载荷添加好后,其余边界条件和前面的计算一致,计算后结果如下:

最大Von Mises应力为0.046Mpa,最大合位移为1.045e-5。计算结果仍然和前面视为远程质量和远程质量的结果一致。

远程载荷、远程质量

远程质量/载荷的连接类型

远程质量/载荷的连接类型有分布和刚性两种。

下面两张图片是刚性连接(上)和分布连接(下)关于力或者质量转移到连接面加载方式的区别。刚性连接强制被连接面做为刚性面做整体位移,而分布连接则按照中心位置由近及远的方式来加载力或者扭矩。

远程载荷、远程质量 远程载荷、远程质量

下面分别设置刚性连接和分布连接,并进行计算,结果如下。

由于两种加载方式力的耦合方式不同,分步式连接与刚性连接的计算结果稍有区别,在选择时需要注意一下。

远程载荷、远程质量