基于Solidworks的梁变形分析

    随着计算机辅助设计与辅助制造技术的迅速发展，先进的三维设计、制造方式正在工程界迅速的发展和推广。本文在此利用及其插件simulation来实现梁受力分析方法。

1 简介

    功能强大、易学易用和技术创新是的三大特点，使得成为领先的、主流的三维CAD解决方案。开发商和世界许多著名软件公司都有合作伙伴关系，使之成为一个完全开放的系统，为后续虚拟加工、有限元分析、运动学和动力学分析以及产品数据管理等提供必要的信息。对每个使用者来说，操作简单方便、功能强大、易学易用，使用直观，界面友好。它包括零件设计、二维工程图的自动生成、零件虚拟装配以及强大的分析功能。

    Simulation是一个与完全集成的设计分析系统。 Simulation可进行应力分析、频率分析、扭曲分析、热分析和优化分析。其分析结果可以直观地显示在的设计模型上，为设计工程师提供比较完整的分析手段。

2 在教学中的应用

    讲授构件承载能力时，利用中提供的simulation功能，可以将构件在承载情况下产生的应力及变形分布分析出来，并生成相应的分析图，此功能操作简单，分析准确，出图清晰，完全可以在材料力学的教学中借鉴引用，下面就图1所示的梁的受力简图为例，来说明利用SolidWorks Simulation中模拟梁承载情况，并作出分析结果以辅助教学，帮助学生更好地理解安全系数、应力、零件载荷参数、零件结构尺寸及材质的关系。假定梁截面为15×20mm的矩形梁，材料为普通碳素钢，分析步骤如下。

    图1 梁AE受力简图

    (1)在solidworks中构建梁的等效模型，如图2所示。

    图2 梁的三维模型

    (2)生成算例，为算例命名为“算例1”，并定义其分析类型为“静态分析”。

    (3)定义材料属性。设置梁的材质为普通碳素钢，其屈服应力为220MPa。

    (4)指定约束和载荷。为A端的约束设定为固定几何体（不可移动），为B端的约束设定为固定几何体（使用参考几何体），并按图1所示梁上的外力分布情况添加外部载荷，并设定对应大小的数值。模型受力模型如图3所示。

    图3 梁AE受力模型

    (5)网格化模型。将模型划分为许多称作单元的小块。在分析的初期，近似结果若足以满足需要，因此可以指定较大的单元大小来提高解算速度。要想进行更精确的解算，可能必须使用较小的单元大小。

    (6)运行研究。各项参数全部设定完之后，可以点击运行，来计算本次分析的结果。分析结果如图4、图5、图6所示。