数字化仿真技术

实验六数字化仿真技术

一、实验目的

1.掌握COSMOSWorks静态应力分析的方法和步骤

2.掌握COSMOSWorks优化设计的方法和步骤

二、实验内容

1.完成托架零件的静态应力分析

2.完成悬臂支撑架的形状优化

三、实验步骤

（一）零件的静态应力分析

托架由合金钢制作，在两个孔处固定，并承受有7Mpa 的力载荷，如图所示。

1.打开零件

打开零件“static.SLDPRT”

2.从 SolidWorks 材料库中指派合金钢材料：

(1)单击菜单—>COSMOSWorks—>材料—>应用材料到所有，材质编辑器PropertyManager 出现。

(2)在材料下，执行如下操作：

a.从下拉菜单中选择SolidWorks 材料。

b.单击钢后面的加号，然后选择合金钢。

c.合金钢的机械属性出现在物理属性框中。

(3)单击确定。

指派的材料名称显示在 FeatureManager 树中。

3.生成静态研究

(1)单击 COSMOSWorks 管理器标签。

(2)单击 COSMOSWorks 主工具栏上研究。

(3)在 PropertyManager 的名称下面：

a.键入“静态-1”。

b.在网格类型中选择“实体网格”。

(4)在类型下，单击静态。

(5)单击确定。

COSMOSWorks 将在 COSMOSWorks 管理器树中生成研究。注意，实体图标上的复选标记表示您已指派了材料。

4.固定两个孔：

(1)单击 COSMOSWorks 载荷工具栏上的约束。约束 PropertyManager 出现。

(2)在类型下，选择“不可移动（无平移）”。

(3)在图形区域中，单击两个孔的面（如图显示）。

面<1> 和面<2> 会出现在约束的面、边线、顶点框内。

要更改约束符号的颜色，单击“符号设定”下的“编辑颜色”。颜色调色板打开。选择所需的颜色，然后单击确定。

(4)单击确定。

COSMOSWorks 固定两个孔的面，在 COSMOSWorks 管理器树中的载荷/约束文件夹内生成名称为“约束-1”的图标。

5.应用压力：

(1)单击 COSMOSWorks 载荷工具栏上的约束。压力 PropertyManager 出现。

(2)在“压力类型”下，单击“垂直于所选面”。

(3)在图形区域中，选择圆柱体的前面（如图显示）。面<1> 出现在“压力的面”框

内。

(4)在“压力值”下，设定单位为“SI”，然后在“压力值”框内键入7e6。

如果您通过键入新值改变了单位，COSMOSWorks 会将值转换成新的单位。单击确定。

COSMOSWorks 应用7MPa 压力，并在 COSMOSWorks 管理器树中的载荷/约束文件夹内生成名称为压力-1 的图标。

6.将零件网格化并运行静态研究

(1)单击 COSMOSWorks 主工具栏上网格。

网格 PropertyManager 出现，显示默认的“整体大小”和“公差”值。

(2)单击确定。

网格化开始，“网格化进程”窗口出现。网格化结束之后，COSMOSWorks 显示网格化的模型。

(3)单击 COSMOSWorks 主工具栏上运行。

完成分析之后，在 COSMOSWorks 管理器树中将生成默认的图解。

7.显示网格信息：

(1)在 COSMOSWorks 管理器树中，用右键单击“网格”，然后选择“细节”。COSMOSWorks

显示网格信息：

(2)关闭网格细节列表框。

(3)要隐藏或显示网格：

单击 COSMOSWorks 结果工具工具栏上的显示/隐藏网格。COSMOSWorks 切换网格的

显示状态。

8.观阅结果

在成功的运行静态分析之后，COSMOSWorks 将在管理器树中生成应力、位移、应变、变形和设计检查文件夹。这些文件夹包含静态分析的默认图解。

9.绘制应力图解：

(1)在 COSMOSWorks 管理器树中，单击应力文件夹旁边的加号。图解1 出现。

(2)双击图解1。显示应力图解。

要在不同的单位系统下观阅应力图解，请右键单击图解图标，然后单击“编辑定义”。在显示框内，设定“单位”为所需单位系统，然后单击确定。

10.绘制合力位移图解：

(1)在 COSMOSWorks 管理器树中，单击位移文件夹旁边的加号。图解1 出现。

(2)双击“图解1”。显示合力位移图解。

11.绘制对等要素应变图解：

(1)在 COSMOSWorks 管理器树中，单击应变文件夹旁边的加号。

图解1 出现。

(2)双击图解1。

显示以下对等应变图解：

12.查看模型的安全系数分布：

(1)单击设计检查文件夹旁边的加号。

图解1 图标出现。

(2)双击图解1。

显示以下图解：

13.绘制零件的关键区域图解：

(1)单击 COSMOSWorks 结果工具工具栏上设计检查向导。设计检查

PropertyManager 出现。

(2)在步骤 1（共 3 步）框中，执行以下操作：

a.设定准则为最大 von Mises 应力。出现对应于所选准则的设计目标。

b.单击下一步。

(3)在步骤 2（共 3 步）框中，执行以下操作：

a.选择应力极限下面的到屈服强度。

注意，这里列出了零件材料的弹性属性以及最大 von Mises 应力。

b.单击下一步。

(4)在步骤 4（共 5 步）框内，单击安全系数以下的区域并确保值框内出现 1。

列表框中列出了根据选定准则的模型最小安全系数。

(5)单击确定,关闭设计检查 PropertyManager。

安全系数低于 1 的区域（不安全区域）显示为红色。安全系数较大的区域（安全区域）显示为蓝色。

要更好的观阅模型关键区域，您可能需要隐藏约束和压力符号。用右键单击载荷/约束，然后选择隐藏所有。双击设计检查下的图解2再次显示安全系数图解。

（二）形状优化

悬臂托架按如图方式进行支撑和施加载荷。根据功能要求，托架的外部尺寸不能变化。中心切除大小由 D11@Sketch1、D12@Sketch1 和 D13@Sketch1 控制。这些尺寸可以在一定的范围内变化。

通过以下条件减小悬臂托架的体积：