Altair SimSolid 入門篇
全面介紹了 Altair SimSolid 的功能優勢及應用支持,將從幾何導入、裝配體組件管理、求解設置、線性靜力學分析、模態分析等方面深入學習 SimSolid
界面
幾何導入
界面左上角點擊 Project → Import from file 或者主工具欄第二個圖標
找到需要導入的幾何文件,點擊打開即可。目前支持的文件格式如下如圖所示:
如果你用的是 SolidWorks,可以直接將做好的模型一鍵提交到 SimSolid 求解:
建議直接使用實際可製造的幾何體,不需要簡化、刪除零件,同時建議不要合併零件。此外,STL 一般應用於特殊形狀,如生物骨骼結構,格柵結構,拓撲優化形狀等。SimSolid 不會直接導入 CAD 曲面或實體幾何體,而是在導入模型過程中使用更有效的小平面幾何替代。
由於 SimSolid 是根據表面曲率來確定零件面結構,因而使用 STL 模型可能會導致某些倒圓角區域特徵不能識別或者缺失。因此,建議使用 CAD 軟體自身格式的 CAD 幾何模型,而非 STL 格式模型。
導入幾何體之後,SimSolid 會對模型進行檢查,如果發現了零件直接拿有重疊,會出現如下的提示:
同時出現重疊問題的零部件會被列舉並高亮顯示:
此處可以點擊 close 暫時關閉,可稍後在連接關係中處理。
裝配體組件查看&管理
基本操作:
鼠標左鍵=旋轉
鼠標右鍵=平移
中建滾輪=縮放
不習慣怎麼辦?點擊 setting → mouse setting 設置不同鼠標使用習慣。
在主工具欄中,下面這些功能用來以不同的方式查看模型:
選擇零部件
框選:按住左鍵,從左上到右下拉出方框,局部在框內的零件都會被選中;從右下到左上拉出方框,只有完全在框內的零件會被選中。
選擇好了要操作的零件,點擊右鍵,就可以對其進行隱藏、刪除、放大、賦予顏色、查看批註等操作。
同樣在界面左側的項目樹里面,也可以點擊選擇各個零部件:展開 Assembly 即可
項目樹旁邊的按鈕,用來給零部件賦予材料,默認材料庫裡面大多常見材料參數已經設置好了。
若要自定義材料,工具欄選擇 Settings → Material database,可以導入、新建材料庫,或者點擊 Edit current ,在自帶的材料庫中添加材料、修改已有材料屬性或者通過 csv 導入材料。
在某個材料上點擊右鍵即可實現修改、複製、刪除等操作;在一個組的名稱上點右鍵,可以在這個組中添加新的材料。
“Stress-strain curve” 允許用戶自定義非線性材料的屬性,具體非線性的應用實例將在之後的【SimSolid小貼士】裡奉上。
求解設置
模型導入成功,那就要準備做個工況算算,看看結果怎樣,是騾子是馬拉出來遛遛~~好馬配好鞍,遛馬前要根據馬兒的體型選合適的馬俱。
類似的,計算求解之前也要根據模型設置適當的參數。傳統有限元解法通過抽取中面、幾何簡化、選擇不同類型網格以及控製網格尺寸和質量;求解器也有很多參數設定、指定求解方法、設定求解容差等,以此來對求解問題做到最佳匹配。
在 SimSolid 裡面,求解過程不進行網格劃,是直接對幾何體進行特徵識別與評估,然後創建方程,求解,再進行誤差分析。因此 SimSolid 在求解前要進行針對幾何模型和求解精度的設定。
在 Project Tree 裡面雙擊打開 Project Solution Settings 顯示如下對話框:
Max number of adaptive solutions :用來設置求解精度,默認是 3,數字越大精度越高,方程數量越多,因此求解時間就越長。一般數字每增加 1,方程數量 *2,求解時間在 1.5-2 倍之間。
Settings:有兩個選項,可根據模型特點選擇是否勾選:
Adapt to features
適用於結構細節比較多的模型。
Adapt to thin solids
適用於薄壁件。
簡單線性靜力學分析
導入幾何模型 Pullup_bar.step,如果有彈窗提示暫且關閉;這是一個健身器械,擁有多個拉桿做引體向上。
在 Assembly 裡面看看這個模型所包含的零部件,共 33 個,之後點擊右側給所有零件賦予材料 steel。
創建連接關係。
SimSolid 支持一鍵自動創建全部連接,在 Project Tree 點擊 Connections,然後點擊下方的圖標,可自動創建連接。
此操作可賦予狹縫 Gap 和重合 Penetration分別1毫米的識別閾值,之後點擊 OK 即可一鍵創建雖有零件之間的連接關係。更多連接與接觸類型設置也會在後期的【SimSolid小貼士】裡出現。
創建分析工況:線性靜力分析(在工具欄中選擇 Structural Linear)。
施加約束。
在詳細設置工具欄裡麵點擊第一個圖標設置約束,如下圖所示,點擊有螺絲孔的兩個平面即可添加到 list 中,點擊 OK 完成約束施加。
施加力。
如圖所示,點擊 Force/Displacement 圖標,之後類似地,點擊兩側的手柄,選中作為施加力的位置。然後定義裡的大小,此處施加 -Z 方向 750N 的力(一個成人的重力)。
提交計算
點擊開始計算。大概十幾秒之後進度條走完,Project Tree 最下面顯示 Result,計算完成。
查看結果
點擊 Project Tree 右側工具欄中的此按鈕,選擇想要查看的結果類型。
例如我們查看位移:
小結語:
通過這個簡單的靜力學分析,大家就可以發現 SimSolid 的操作是如此簡單高效。這個模型包含了 33 個零部件,共 70 個接觸。如果使用傳統有限元分析,要逐一進行網格劃分,定義接觸,工作內容重複,工作量很大,並且需要一定的有限元經驗。
模態分析
做完了靜態分析,下面就做一個動態分析,我們就從模態分析入手。
導入文件 Crankshaft.step,可以看到汽車發動機上的曲軸。
材料賦予,在 Project Tree 中點擊 Assembly 之後右側詳細設置欄第一個按鍵即為材料選擇。
選擇分析類型:Analysis Modal,之後設置模態求解數量。完成設置後點擊運行。
查看結果。
總結:
此處由於模型沒有任何約束因此模態分析的前六個是剛體模態。當然也可以根據實際情況施加約束,求解流程是相同的。對於複雜零件,可以適當增加 solution pass 數量以提高求解精度。
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