有限元分析是利用數學近似的方法對真實物理系統進行模擬。利用簡單而又相互作用的元素，即單元，就可以用有限數量的未知量去逼近無限未知量的真實系統。

靜應力分析是對應力、應變和常見靜應力作用下產生的一系列形變分析。在solidworks的指導教程中有相關有限元分析的很多案例。今天我們分析案例托架。

該托架由合金鋼製作，在兩個底孔處固定，並載有 1000 psi 壓力，psi是英鎊每平方英寸，是USA常用單位。如圖是相關的應力雲圖：

賦予材料

在對一個零件進行有限元分析時，首先我們要賦予零件材料，solidworks軟件有著豐富的材料庫，會根據材料的屬性自動進行運算分析。我們右擊材料特性，編輯材料，選擇托架應用的合金鋼，在材料屬性欄中，是研發人員設計好的參數，使用時直接調用。

不同的公司會需要不同的材料屬性，屬性數據的更改，需要自行復制後，建立新的自定義庫更改，也就是自行建立了一個新的材料屬性庫。

如圖下：

賦予零件新材料後要點擊進入Simulation模塊區域，我們選擇靜應力分析，命名為托架。

完成材料設置後，鼠標點擊進入Simulation模塊

有限元分析的第一項，我們該如何去定義它？有限元分析實際上是我們給它定一個方向，然後由電腦程序來替我們計算、運行、分析而得出結果。學過有限元理論的人會更好理解，如果你沒學過有限元，那你可以暫且將它當做一個黑箱子，先了解其操作，熟悉後再慢慢學習理論。

選擇夾具

下面，我們進入夾具顧問，夾具顧問的意思是我們通過什麼方式來固定（焊接、螺接等），我們選擇固定幾何體。固定幾何體相當於把他固定完全，類似於焊接。像滾柱、螺接會在固定處存在間隙。我們移動鼠標，在兩個圓柱孔面左鍵單擊，會變成藍色出現矢量箭頭。操作如圖下：

在夾具顧問中選擇固定幾何體

固定幾何體選擇兩個面

添加載荷

接下來我們需要添加力，外部載荷顧問是對添加力的一種管理，力的單位是牛（N），壓力的單位是帕（pa），對平面上的作用力所以我們選擇壓力。類型為垂直於所選的面，壓強值的選擇系統會自動默認為psi，我們可以輸如1000後再點擊

壓強的面需要我們判斷選擇，托架的圓柱孔是有圓杆的裝配，所以我們選擇藍色圓環面，對其施加壓力，那麼力的方向是向裡，若力的方向朝外成拉力，點擊反向。完成此步驟。

外部載荷使用壓力

壓力作用在圖示的圓環孔，圖示力的方向向裡，力的方向向外為拉力，可以點擊反向更改

生成網格

將兩個外部條件添加完成後（一個力，一個固定），還要進行計算網格的劃分過程，網格劃分也屬於很大一部分內容。從

箭頭越往左，網格越疏；箭頭越往右，網格越密，劃分越良好，精度越高！可我們要視具體情況而定，精度越高不代表是對的，真正的有限元分析好的人，不是你操作軟件多厲害，而是你能夠判斷分析出來的結果符不符合實際情況，這才是真正的會應用。

在運行此算例的下拉框中選擇生成網格

網格密度調整好後可完成操作

經過自動計算，網格劃分效果體現出來了。網格的劃分相當於以這些網格建立矩陣運算，如何建立的，是屬於軟件算法問題，初學者不必深入瞭解。

網格越密，劃分越良好，精度越高

運行算例

在網格的基礎上，我們單擊運行此算例，軟件會自動運算，運算時長會根據電腦的好壞有所不同。我們可以雙擊應力，雙擊位移而進入不同的雲圖顯示。還可以鼠標右鍵選擇動畫，來觀看零件受力顯示；如下圖;

點擊運行此算例

零件位移分析雲圖

查看分析結果

分析結果查看、報表調出，有利於顧客間的交流和公司內部的討論，必須要掌握三項工具：探測、安全評估、報表

探測

探測工具使用後，可以查看零件上任何一處的信息數據，想了解哪裡點哪裡

我們通過探測工具，選擇零件的四個點，方框中顯示了最大應力的數值。由於物體圓柱面受1000psi也就是6.89MPa的壓力，底部兩個圓孔也被固定完全，所以在肋板底部會有一個較強的抗剪應力，如果壓力持續增加，此處會有裂開的可能。

有的人會認為零件表面的顏色顯示錶示了應力大小，這是不準確的，需要用探測工具實際測量才能結論。對零件右邊顏色條的表格，系統默認的表格單位是矢量應力，需要雙擊單位，調整成為最大抗剪應力MPa，這在中國是通用的。

根據探測器數據顯示，紅色區域最大抗剪應力為1.376e+003 N/mm^2(MPa)，翻譯成普通話就是1.376*10^3 =1376 MPa。

安全評估

對顧客使用來說最重要的是安全評估問題，鼠標右鍵點擊結果 選擇定義安全係數圖解，將自動改為最大抗剪應力，根據最大抗剪應力準則，求解力的作用時，從所有力中選擇最大的一個力作為比較，對於脆性材料，選擇最大法相應力，除以許用應力（許用係數或安全係數）即可等出比例係數

點擊下一步，會有屈服強度與安全係數設定，可直接按照系統默認完成選項，第三步的選擇安全係數以下的區域可以直接圖測出那些地方最容易損壞。安全係數1也可以由零件的高級程度而提升數值，比如輸入3，那麼零件上預計損壞的區域會更大。所以在設計的時候，我們根據安全係數以下的區域分佈圖，可以針對性對某區域加強，也能作為公司內部的參考。

選擇最大抗剪應力，單擊下一步

安全係數1可以隨著零件的高級程度而升高

導出報表

點擊報表，在彈出框中去掉不需要的結果，對於某些重要的數據結果，我們還可以勾選評論，輸入重要信息給後人參考。設計員、公司、公司logo自行添加，保存路徑與文件命名。然後點擊出版。導出的過程中，會看到軟件不停的更換角度，切換狀態，那是軟件在自己截圖，最後以Word形式保存在文檔中。

上述為零件靜應力分析全過程，有不一樣想法的同學可以評論討論。謝謝大家觀看！

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關鍵字: 數學 電腦 設計