屈曲分析

12
案例分析：凳子的扭曲分析
分析步骤（静态分析）
– 运行分析 – 查看结果
VonMises应力图解
强度满足要求
© 2006 SolidWorks Corp. Confidential.
13
案例分析：凳子的扭曲分析
分析步骤（静态分析）
– 查看结果
安全系数图解
最小安全系数：1.16
© 2006 SolidWorks Corp. Confidential.
目录
扭曲分析理论知识 案例分析
© 2006 SolidWorks Corp. Confidential.
1
扭曲分析理论知识
什么是扭曲 扭曲模态 扭曲载荷因子
© 2006 SolidWorks Corp. Confidential.
2
扭曲分析理论知识
什么是扭曲（压杆失稳）
– 对细长的柱或薄板施加一个压力，则压力在很小的时候压缩变形与压 力成正比。 但是，压力一超过某一个值，由于在轴线或柱面的垂直方 向出现了大的横向紧缩，减少了承受压力的能力，最后引起崩溃。
案例分析：凳子的扭曲分析
分析步骤（扭曲分析）
– 列举扭曲载荷因子
一阶临界载荷=2000X7.3936=14787.2 0<BLF<1，不会发生扭曲。
© 2006 SolidWorks Corp. Confidential.
19
总结
凳子将先发生扭曲还是先屈服？
– 应力安全系数小于扭曲安全系数。然而，应力安全系数是保守的，它 描述的是结构体第一次产生屈服时的载荷情况，而扭曲安全系数则是 非保守的。
© 2006 SolidWorks Corp. Confidential.
11
案例分析：凳子的扭曲分析
分析步骤（静态分析）
– 网格控制 对凳腿的表面应用10mm的网格控制（20个面）
– 划分网格 高品质，整体单元大小：35mm
© 2006 SolidWorks Corp. Confidential.
– 载荷的大小超过一定的数值，变形的形状与此之前变形的形状发生了 不同的变化，从而承受载荷的能力减少了，把这一现象称为扭曲。
– 另外，把扭曲产生时的载荷称为扭曲载荷。
– 扭曲与构件的形状和所作用的压缩应力的大小有很大的关系
© 2006 SolidWorks Corp. Confidential.
3
扭曲分析理论知识
14
案例分析：凳子的扭曲分析
分析步骤（扭曲分析）
– 新建“扭曲”算例 – 定义属性
© 2006 SolidWorks Corp. Confidential.
15
案例分析：凳子的扭曲分析
分析步骤（扭曲分析）
– 复制输入参数 复制“静态”算例中的载荷、约束和网格
© 2006 SolidWorks Corp. Confidential.
© 2006 SolidWorks Corp. Confidential.
6
扭曲分析理论知识
扭曲载荷因子（BLF）
– 抗扭曲安全系数与应用载荷的比率。
临界载荷
– BLF=
载荷力
© 2006 SolidWorks Corp. Confidential.
7
扭曲分析理论知识
模型在不同级别的载荷下可扭曲为不同的形状，模型扭曲的形 状称为扭曲模式形状（扭曲模态），扭曲分析会计算扭曲对话 框中所要求的模式数。设计师通常对最低模式（模式 1）感兴 趣，因为它与最低的临界载荷相关。
© 2006 SolidWorks Corp. Confidential.
5
扭曲分析理论知识
什么是扭曲
– 扭曲与构件所作用的压缩应力的大小有很大的关系
– 压力较小时 因为变形小,一般我们眼睛观察不到,这就是均匀压缩变形。 这种压缩变形是ห้องสมุดไป่ตู้所施加的压力成正比的。2倍的压力产生2倍的压缩。
– 压力超出某一值（临界载荷） 其变形则与压力较小时的变形完全不同,成了弯曲变形,并且也会产生曲折。 这种变形迅速地发生并以我们的肉眼可观察到的速度快速发展。 这就叫 扭曲,此时的载荷就叫扭曲载荷。 如果柱越细或柱越长扭曲越容易发生。
– 需要注意的是，像凳子腿这类细长物体在受压时，发生扭曲现象的可 能性很大。
学习内容
– 扭曲分析 – 计算扭曲载荷
© 2006 SolidWorks Corp. Confidential.
9
案例分析：凳子的扭曲分析
分析步骤（静态分析）
– 打开零件：stool – 新建“静态”算例 – 定义材料：钢AISI304 – 施加载荷：8900N
什么是扭曲
– 扭曲与构件的形状有很大的关系
对长度相同但粗细不同的柱施加一压力
压缩
因扭曲产生很大弯曲
© 2006 SolidWorks Corp. Confidential.
4
扭曲分析理论知识
什么是扭曲
– 扭曲与构件的形状有很大的关系
对粗细相同但长度不同的柱施加一压力
压缩
因扭曲产生很大弯曲
16
案例分析：凳子的扭曲分析
分析步骤（扭曲分析）
扭曲载荷因子 模式阶次
© 2006 SolidWorks Corp. Confidential.
17
案例分析：凳子的扭曲分析
分析步骤（扭曲分析）
一阶扭曲模态及位移
© 2006 SolidWorks Corp. Confidential.
二阶扭曲模态及位移 18
© 2006 SolidWorks Corp. Confidential.
10
案例分析：凳子的扭曲分析
分析步骤（静态分析）
– 施加约束 要准确模拟凳子被人坐时的情况，需要对凳子腿部指定位移为零。 这使得凳子腿可以绕轴转动并发生扭曲。 添加一【远程载荷/质量】并选择“位移（刚性连接）”。然后在 “参考坐标系”中指定已经定义好的坐标系。在【转移】栏中选中 3个方向，保持其默认值0mm不变。
需要注意的是，扭曲模态表示扭曲开始时的形状，并预测扭曲 后的形状，但是扭曲模态不表示变形的实际大小。
扭曲分析用来计算扭曲载荷和扭曲模态的。
© 2006 SolidWorks Corp. Confidential.
8
案例分析：凳子的扭曲分析
项目描述
– 对一钢凳进行破坏试验前，需要预测一下它的失效模式和保持不失效 前提下所能承受的最高载荷。在8900N的垂直向下的载荷下，当它失 效时，是因为应力过大还是产生了扭曲。