SolidWorks®Simulation：几何修改教程

因为情形4被认为是模型屈服时最恶劣的载荷组合，本例将在设计情形的帮助下修改装配体的几何特征。要求von Mises应力的安全系数达到2，hub零部件的最大合位移达到26mm。

步骤25 切换到静态算例

切换到静应力分析算例Multiple loads，如图11-19所示。

图11-19 切换到静应力分析算例

提示

在静应力分析算例的FeatureManager出现了一个新的文件夹——参数。在初始参数完成定义后（步骤9～12），该文件夹便出现了。

步骤26 定义几何参数

在本算例中，额外定义一个几何参数。在【视图】下拉菜单中选择【所有注解】。右键单击【参数】文件夹并选择【编辑/定义】。在【参数】对话框中的【名称】栏输入【Arm_thickness】，如图11-20所示。

单击3mm的尺寸（包含在特征Extrude2中）作为下摆臂零件的厚度。尺寸的表达式【D2@Extrude2@arm.Part】将显示在【模型尺寸】域中。单击【确定】，关闭【添加参数】窗口。

步骤27 修改载荷

编辑力的定义并取消力分量的参数链接。在【沿基准面方向2】栏中输入115N，在【垂直于基准面】栏中输入900N，如图11-21所示。这对应于最恶劣的情况，即汽车在平滑、弯曲、带有斜坡的路面上匀速行驶的情形（见前面设计情形4）。单击【确定】。

图11-20 定义几何参数

步骤28 定义一个新的设计算例

参考步骤16～20，定义一个新的设计算例。在该算例中使用下列值：【带步长范围】设定为【最小】为1.5mm，【最大】为1.5mm，【步长】为0.5mm。只与参数Arm_thickness相对应，如图11-22所示。

对全局和局部的结果采用相同的传感器。

步骤29 定义算例选项

设置设计算例的质量为【快速结果】。

图11-21 解除链接数值

图11-22 定义一个新的设计算例

提示

【快速结果】选项只计算按规则选择激活的情形。在这个实例中，只有4种情形会得到计算。

步骤30 运行设计情形

提示

注意，不要勾选【优化】复选框。

步骤31 查看结果的全局极值

使用滑条查看最后一种情形的结果，位于【当前】列中，如图11-23所示。可以看到最大von Mises应力下降到458.05MPa。这个值仍不满足安全系数的要求，需要研究这个设计来观察导致高应力的原因。位移结果的最大值降低到约为23.56mm

(www.xing528.com)

图11-23 查看结果的全局极值

提示

系统只计算了4个激活的算例，其结果以黑体字显示。其余激活的算例其数值以灰色显示，通过插值的方式得到。如果需要得到插值情形的精确结果，则需要对之进行计算。

步骤32 计算插值的情形

在【结果视图】选项卡中，右键单击【情形2】列，并选择【运行】，则该情形会得到计算，如图11-24所示。

图11-24 计算插值的情形

如果情形的结果从灰色变为黑色，则表明该情形已经被计算过了。因为在这个算例中希望看到所有计算过的情形，所以将采用【高质量】设置进行重新计算。

步骤33改变属性并重新计算

更改算例质量为【高质量】。单击【运行】按钮，计算所有14个激活的情形。

步骤34 图解显示von Mises应力

当下摆臂零件的厚度值为8mm时，显示最后一种情形（情形14）对应的von Mises应力图解，如图11-25所示。

可以看到最大von Mises应力为458.0MPa。需要注意的是，最大应力的位置转移到了plunger的圆角处。模型尺寸的变化导致应力重新分布，零部件的刚度相对而言也在变化。

图11-25 图解显示von Mises应力

设计情形的结果可以通过图表的形式进行展示，这样能够更加方便地表现变化的趋势。在创建设计情形时，通过选择不同的位置，可以在同一个图表中显示多个结果。

步骤35 图表显示von Mises应力的全局极值

右键单击【结果和图表】文件夹，选择【定义设计历史图表】，如图11-26所示。在【Y-轴】栏中选择【约束】，传感器将监测模型的最大应力。本例中的传感器名为Stress1。保持【额外位置】为空，这样将创建全局结果的图表。单击【确定】以显示图表，如图11-27所示。

图11-27显示了von Mises应力与下摆臂厚度不同的全局极值间的关系。

可以观察到，当下摆臂的厚度超过4mm时，随着厚度的减小，整体von Mises应力并没有实质性地减小，最大值的位置从底部arm转到Plunger。因此可以断定，厚度4mm是一个最佳值。

当Arm_thickness=4mm时，整体von Mises应力值大约为477.7MPa，即材料Alloy Steel屈服强度[620MPa]的77%。更进一步地提高摆臂的厚度并不会显著降低最高应力。如果想要得到更大的安全系数，必须研究其他设计修改方案。

图11-26 定义设计历史图表

图11-27 设计参数与应力结果图表

步骤36 保存并关闭文件

提示

在这个装配体中，还可以分析不同零件的材料组合。使用本章中相同的步骤，将首先定义材料属性的参数（例如，弹性模量或屈服强度）。然后定义一个设计情形，指定的材料属性的数值组合将包含其中。