带孔板的建模及有限元分析Word版

基于SolidWorks带孔板的建模及有限元分析

李军

摘要：利用SolidWorks对带孔矩形板进行虚拟建模，通过赋予板材材质、载荷后进行网格划分，进而进行有限元分析，得出其应力、应变和位移的分布图，并对结果进行分析研究对板材安全性的影响。

关键词：SolidWorks；带孔板；建模；有限元分析

0 SolidWorks简介

Solidworks是一款优秀的三维设计软件，具有十分强大的零件设计功能及装配模块，同时也拥有丰富的后置处理模块。由于其功能强大，新手上手快，应用领域广，所以成为了主流的三维造型软件。经过17年的发展，在全球已经拥有30多万的客户，最新版本为SolidWorks 2011版。在中国SolidWorks在计算机辅助设计、计算机辅助工程、计算机辅助制造、计算机辅助工艺、数据管理等方面为企业提供了强大的动力，使企业在管理、设计和制造方面有了很大的提升。

1 带孔板的模型建立

矩形板材的尺寸为300*180*10mm，孔位于中心，直径为50mm，模型如图1。

图1 带孔矩形板模型

2前置处理

2.1在Command Manager中点击SIMULATION选项，建立新算例，名称默认，确认。

2.2赋予板材材料属性

材料为AISI304，材料属性如表1

表1 材料的属性

模型参考属性零部件

名称:AISI 304

模型类型:线性弹性同向性

默认失败准则:最大von Mises 应力屈服强度: 2.06807e+008 N/m^2

张力强度: 5.17017e+008 N/m^2

弹性模量: 1.9e+011 N/m^2

泊松比:0.29

质量密度:8000 kg/m^3

抗剪模量:7.5e+010 N/m^2 热扩张系数: 1.8e-005 /Kelvin SolidBody 1(凸台-拉伸1)(aisi304带孔矩形钢板静力分析)

曲线数据:N/A

2.3网格生成

在SIMULATION选项中选择“运行”中的“生成网格”，使用默认网格划分。网格

信息如表2，网格信息细节如表3，网格划分后的模型如图2。

表2 网格信息

网格类型实体网格

所用网格器: 基于曲率的网格

雅可比点 4 点

最大单元大小7.44196 mm

最小单元大小7.44196 mm

网格品质高

表3 网格信息细节

节点总数23523

单元总数13612

最大高宽比例 3.9347

单元(%)，其高宽比例< 3 99.7

单元(%)，其高宽比例> 10 0

扭曲单元(雅可比)的% 0

完成网格的时间(时;分;秒): 00:00:03

计算机名: PC-201009062016

图2 网格划分后的模型

2.4使用惯性卸除，消除刚体运动。如果不进行刚体运动消除，将出现如下的错误提示。

2.5施加载荷

类型为法向，施加部位为模型的左面和右面，载荷为-15000N，确认。细节如表4。

表4 载荷施加

载荷名称装入图象载荷细节

力-1

实体: 2 面

类型: 应用法向力

值: -15000 N

3 静力学分析

前置处理完成后，进行运行，进行静力学分析，会生成3个默认图解，应力分布

图。

3.1应力分析

名称类型最小最大

应力1VON:von Mises 应力 1.56414e+006 N/m^2

节: 3909

2.80153e+007 N/m^2

节: 11498

Aisi304带孔矩形钢板静力分析-算例 1-应力-应力1

由应力云图可以看出，，板所受的应力最大值为2.80153e+007 N/m^2远小于材料

的屈服强度

2.06807e+008 N/m^2，处于安全状态。

3.2位移

名称类型最小最大

位移1URES:合位移0.00142739 mm

节: 114980.00776265 mm 节: 3831

Aisi304带孔矩形钢板静力分析-算例 1-位移-位移1

由位移云图可以看出，其最大位移为0.00776265 mm，在误差允许范围之内。

3.3应变

名称类型最小最大

应变1ESTRN :对等应变 1.09367e-005 单元:

7844

0.000113055 单元: 8823

名称类型最小最大

Aisi304带孔矩形钢板静力分析-算例 1-应变-应变1

由应变分布图可以看出，最小应变为1.09367e-005，最大为0.000113055，分别位于图中标示区。由于应变较小，故对板材的安全性没有影响。

（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）