SolidWorks Simulation边界条件设定方法

1 引言

    有限元分析利用数学近似的方法对真实物理系统进行模拟，分析结果误差的主要来源如图1所示，其中影响分析结果最大因素的是约束和载荷，即边界条件。不恰当的边界条件会使分析模型的结果严重偏离实际结果。本文重点讲解边界条件中分析模型边界的确定方法。

图1有限元分析误差的主要因素

    分析模型边界定义得越大，被关注对象的分析结果就越接近真实情况。但是，这也造成分析模型中包含的零部件数量过多，计算困难、成本过高、消耗的时间也越多;分析模型的边界定义得越小，边界条件的定义就越困难，与实际产品的偏差就越大，分析产生误差的概率越大。

2 包裹法

　　包裹法，首先，单独取出被关注的零部件，确定其最合理的边界条件，进行分析计算;然后扩大零部件的范围，即增加一层零部件，添加合理的边界条件后再次分析计算;对比两次计算的结果，如果结果偏差很大，说明第一次分析定义的边界太小，需要再次扩大边界重新计算，和第二次的结果对比。循环进行，直至两次分析的结果基本不再发生变化，就找到了最合适的边界。该方法适用于所有分析类型，具体分析流程如图2所示。

图2 包裹法流程

    例如，我们关注某轨道车底板一个零件“C型槽”的力学性能，如图3所示的黄色零件。绿色部位是和其余零部件的接触面。利用包裹法确定其分析边界的步骤如下。

图3 C型槽零件

    (1)孤立关注的零部件：分析模型仅选取C型槽零件自身。

    (2)添加边界：将C型槽与其他零件的接触面分割出来，如图3所示的绿色面。对绿色面采用固定约束，如图4所示。

图4 固定接触面

    (3)添加其他相关参数，分析计算，结果如图5所示，固定约束的区域没有任何变形。

图5 C型槽分析结果

    (4)扩大分析模型的边界至连接C型槽的槽钢，如图6所示。

图6 扩大边界

    (5)添加边界，固定槽钢的端面。

    (6)再次分析计算，结果如图7所示，C型槽零件与槽钢接触部位有较大的变形。