实体单元示 例
将零件划分成小的四 面体单元，并计算每 一个单元上的变形，
一阶（草稿质量）四面体单元 共有四个节点，每个角上有一 个。每个节点有三个自由度， 意味着节点可完全由三个位移 分量来表示。
二阶（高质量）实体四面体单元
有十个节点（四个角点和六个中间 节点），并且每个节点又三个自由 度。
壳单元示 例
/SOLIDWORKS © Dassault Systè mes | 机密信息 | 4/8/2020 | 参考： 3DS_Document_2012
SolidWorks Simulation基础培训
SolidWorks Simulation培训目录
绪论 有限元简介 第1章 分析流程 第2章 网格控制、应力集中、边界条件 第3章 带接触的装配体分析 第4章 对称和自平衡装配体 第5章 带接头的装配体分析 第6章 兼容/不兼容网格 第7章 网格细化的装配体分析
梁单元示例
将框架划分成小的梁 单元，并计算每一个 单元上的变形，从而
两节点梁单元的形状在初始时为平 直的，但可以假定形状在变形发生 后为三次方的一个函数。
梁单元在每个端点处都有六个自由 度。
草稿品质（一阶）及高品质单元（二阶）
• 一阶单元：仅在对特定目标进行分析时使用，如证实载荷或约 束的方向。
第8章 薄件分析 第9章 混合网格——壳体和实体 第10章 混合网格——实体、梁和壳 第11章 设计情形 第12章 热应力分析 第13章 自适应网格 第14章 大位移分析
/SOLIDWORKS © Dassault Systè mes | 机密信息 | 4/8/2020 | 参考： 3DS_Document_2012
• 理想化误差
• 创建数学模型 • 离散为有限元模型
• 数值误差
• 解算过程
• 离散化误差是FEA特有的，也只有这个误差能够在使用FEA方法时被控制。 影响数学模型的建模误差，是在FEA之前引入的，只能通过正确的建模技术 来控制。求解误差是在计算过程中积累的，难于控制，但它们通常都很小。
• 不要只根据该软件的结果进行设计决策。请结合试验数据和实际经验来使 用这些信息。最终设计必须接受现场测试的检验。软件可通过减少、而不 是完全免除现场测试，来帮助您缩短投入市场的时间。
弯曲的小路用分段小路来代替 用短尺分段测量小路
FEA 步骤
• 一般来讲，FEA软件通常有以下三个步骤:
• 预处理 分析的类型（例如，静态，热，频率），材料的性能，载 荷和约束被定义（建立数学模型），并且模型被分为有限的单元 （建立有限元模型）。
• 求解 用来计算所需的结果（求解有限元模型）。 • 后处理 用来对结果进行分析（分析结果）。
绪论 有限元简介
主要内容
• SolidWorks Simulation概述 • 有限元分析概述 • SolidWorks Simulation的使用限制
Simulation 发展历程——辉煌的历史
SRAC 创立
COSMOS/M – 第一款用 于 PC 的 FEA 软件
发布 COSMOS 2008
• 有限元网格中每个节点的自由度构成了未知量。
• 在结构分析中，节点的自由度可以被看作节点的位移。 位移是基本的未知量，总是被最先计算。
• 热分析中，基本的未知量是节点温度。而温度是标量， 因此对于每个节点，只有一个未知量需要求解。
• 网格– 用四边形或三角形对CAD几何外形的近 似描述
• 单元– 网格中所存在的三角形(四面体)或四边 形(六面体)等
• 结点- 不同单元所联接在一起的点，结点是求 解未知量(通常是位移)所需的点
Simulation中 三维单元有：一阶实体四面体单元和二阶实体四面体单元； 二维单元有：一阶三角形壳单元和二阶三角形壳单元； 一维单元有：梁单元
1982
1985
第一个
SolidWorks 黄金合作伙伴
C
199519961997
2001 2002
C
2007
第一个 SolidWorks 合作伙伴,推出 CosmosWorks
与 SolidWorks
整合
SolidWorks
被 Dassault
Simulation 2009
Systemes
收购
SolidWorks Simulation 产品
Solidworks Simulation Premium-白金包
非线性
Solidworks Simulation Professional-专业包
静态分析
模态/屈曲
热分析
跌落测试
谐波响应
时间-历史 瞬态响应
随机振动
Motion
疲劳
优化
压力容器
复合材料
什么是Finite Element Analysis (FEA)
• 有限元思想最早可以追溯到远古时代，在几个世纪前就得到了 应用。如用多边形（有个直线单元）逼近圆来求圆的周长。
• FEA不是唯一的数值分析工具，在工程领域还有其它数值方法， 如有限差分法、边界元法和有限体积法（流体）。FEA占据了工 程分析的软件市场，而其它方法被归入小规模应用。
什么是FEA
例：如何用一根很短的尺子来测量从家到邮箱的小路的长度？
SolidWorks Simulation 步骤
• 建立数学模型 • 建立有限元模型 • 求解有限元模型 • 结果分析
简化CAD几何模型的方法
• 特征消隐：合并或消除在分析中认为不重要的特征：外圆角、圆边、 分成有限单元，称为网格划分。
• 二阶单元：准备用来作最后计算的算例均应该采用高品质单元。
建立FEA 模型- 约束
• 描述所给的模型是如何与外 界相联系
• 固定一个面、线或点 • 允许滑动或转动
▪ 作用于模型的外表面的载荷：
– 作用在面、连线或点上的力 – 扭矩、力矩 – 压力
▪ 作用于整个模型的载荷:
– 重力、离心力 – 热载
将面划分成小的三角 形单元，并计算每一 个单元上的变形，从
一阶（草稿质量）三角形壳单元
有三个节点（分布在角上），并且 每个节点有六个自由度，意味着它 的位移可完全由三个平移分量和三 个转动分量描述。
二阶（高质量）三角形壳单元
有六个节点：三个角节点和三个 中间节点。意味着位移可由三个 平移和三个转动组成。