仿真专栏 | 专题二：SOLIDWORKS Simulation功能与理论解释

上期内容我们探讨了SOLIDWORKS Simulation网格相关技术知识.SOLIDWORKS Simulation凭借其强大的功能可以帮你在分析过程中完成多种设置，如装配体各零件的连接关系、仿真结果支持的失效准则及求解器和参数的选择，理解这些才能分析的更准确，今天就一起聊聊吧！

SOLIDWORKS Simulation接触类型有哪些？有何区别？

SOLIDWORKS Simulation可以添加零部件接触和本地相触面组：

❖ 接合       

适用于所有算例。该程序会接合组1和组2实体，接合实体的行为方式就像是被焊接一样，无法进行相对运动。

❖ 无穿透

用于静态算例、掉落测试算例和非线性算例。此接触类型可防止组1和组2实体间产生干涉。两实体之间可以进行相对位移，但不能相互贯穿。

❖ 允许贯通

适用于静态算例、非线性算例、频率算例、扭曲算例及掉落测试算例。该程序将组1与组2面视为不相连。对于静态算例和非线性算例，允许载荷在零件之间产生干涉。

❖ 冷缩配合

只适用于静态算例和非线性算例。在许多工程设计中都会遇到冷缩配合。它指的是将对象装配到略小的型腔中。 由于在接合处会产生法向力，因此内部对象会紧缩，而外部对象会扩展。使用冷缩配合来模拟这种接触类型。

❖ 虚拟壁

只适用于静态算例。此接触类型定义组1实体与目标基准面定义的虚拟壁之间的接触。目标基准面可以是刚性或灵活的。

❖ 热阻

只适用于热力算例。可以指定组1与组2之间的热阻。

❖ 绝缘

只适用于热力算例。该程序可以防止因组1与组2实体之间的热传导。

SOLIDWORKS Simulation支持哪些失效准则？

SOLIDWORKS Simulation支持的失效准则主要有：

※ 最大Von-mises应力准则（等效应力）

      —基于最大变形能理论（第四强度理论）

※ 最大抗剪应力准则（Tresca屈服准则）

      —基于最大抗剪应力理论（第三强度理论）

※ Mohr-Coulomb应力准则

      —多用来描述岩土材料力学性能

※ 最大法向应力准则

      —基于最大正应力理论（第一强度理论）

前两种适用于塑性材料，后两种适用于脆性材料。除此之外，针对带有复合壳体的模型，支持以下失效准则：

  ●  最大应力准则

  ●  Tsai-Hill（蔡-希尔）

  ●  Tsai-Wu（蔡-吴）

SOLIDWORKS Simulation有哪些求解器，如何进行选择？

在SOLIDWORKS Simulation中可以使用Direct Sparse或 FFEPlus 解算器的直接或迭代求解方法。软件会自动选择适合您的特定分析的最佳解算器。例如，软件将 Direct sparse 解算器用于静态、频率、扭曲和热力算例，并且默认将 FFEPlus 迭代求解器用于非线性和接触分析。对于大型模型（具有数以百万计的自由度 (DOF)），将自动使用大型的 DirectSparse 解算器。

在SOLIDWORKS Simulation中可以实际使用情况自定义材料参数，但针对不同的分析模块，有一些材料参数是必须的，例如在静应力分析中，材料的弹性模量、泊松比、密度和屈服强度是必须给出的，而在热分析中，材料的密度和热导率是必要的。具体需要哪些参数可以查看软件各功能模块中的材料属性，标红色的为必须输入的参数、蓝色的为有可能用到的，要视边界条件而定，灰色的则不会使用到。

静应力分析与频率分析接触类型是否相同？

不相同。像无穿透这样的接触类型并不适用于所有算例，具体可见接触类型的问题。

SOLIDWORKS Simulation可以对高周、低周疲劳进行分析吗？

材料在循环应力和应变作用下，在一处或几处逐渐产生局部永久性累积损伤，经一定循环次数产生裂纹或突然发生完全断裂的过程称为疲劳。根据材料破坏前所经历的循环次数(即寿命)以及疲劳荷载的应力水平，疲劳又可以分为高周疲劳、低周疲劳（和亚临界疲劳）。

 ➣高周疲劳

作用于零件、构件的应力水平较低，破坏循环次数一般高于104的疲劳，弹簧、传动轴等的疲劳属此类。用来描述高周疲劳的方法为基于应力-寿命（S-N）的方法，SOLIDWORKS Simulation中的疲劳分析使用的便是此方法。

 ➣低周疲劳

作用于零件、构件的应力水平较高，破坏循环次数一般低于103-104的疲劳，如压力容器、燃气轮机零件等的疲劳。通常使用基于应变-寿命的方法描述低周疲劳问题，SOLIDWORKS Simulation不涉及此类方法。