Solidworks零件地应力分析报告报告材料.docx

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Solidworks零件地应力分析报告报告材料

基于Solidworks零件的应力分析

戴晓炯

（苏州苏州成套装备有限公司）

摘要：

造型线上的零件结构复杂，为使其强度、刚度满足使用要求，利用SolidWorks软件建立支腿的模型，并在模型建成后应用SolidWorks中嵌入的COSMOSXpres有s限元分析插件，模拟其在工作状态的受力状况对支腿进行应力分析，使支腿结构设计更合理和安全可靠。

关键词：

Solidworks；应力分析；优化；

1.前言

SolidWorks作为一种主流的三维设计软件，操作简便，功能强大，在参数化特征造型、曲面造型和机械装配功能方面尤为突出。

COSMOSXpre是ssSolidWorks中提供的用于零件应力有限元分析的高效工具，具有计算速度快、占用磁盘空间少、使用方便、分析功能全面、与其他CAD/CAE软件集成性好等优点。

使用COSMOSXpres可s以在三维设计环境中对零件应力分布情况有直观的了解，对设计的缺陷和薄弱环节进行及时的修改，提高设计质量及零件的可靠性。

随着现代工业的飞速发展，对机械设备的运动性和可靠性要求越来越高，通过Solidworks软件中的SolidWorksSimulationXpress功能分析零件的力学性能，得出了该零件的载荷分布情况，为零件优化设计提供重要的科学依据。

产品及其零部件的工程分析是产品设计过程中必不可少始重要环节，它通常包括设计对象的应力、应变、位移、安全性以及热应力分析等。

原来的工程分析有的是设计者凭自己的设计经验，采用类比的方法省去了的分析计算过程;而有的则不得不根据相应的计算公式进行手工计算。

前者的后果要么是产品的安全性过荡而造成浪费，要么就是安全性不够。

而后者则是计算过程过于烦琐。

1.零件的模型的简化，就拿SZX53.18-03支腿

（1）来做应力集中设计，利用Solidworks建立零件模型，整体的模型如下（图1）所示：

图1

支腿的应力分析可以分为：

（1）建立一个分析项目；

（2）指定材料、元素和截面；（3）约束与加载；（4）网络生成；（5）执行分析；（6）结果显示；（7）生成研究报告。

2.支腿的结构

支腿位于整个边辊架的底端在支腿的顶部是8个螺纹孔，用来连接上部的边辊架，整条支腿的结构俯视完全呈对称结构，这种布置使支腿在工作状态下其内部力的传递分布更为合理。

3.支腿的精确建模

建立支腿的三维模型时，由于后面还要根据应力分析结果对零件

结构进行优化设计，在优化过程中对尺寸参数可能要作多次的修改，所以在造型的过程中必须对零件建模草图的几何约束和尺寸约束作完全定义，使得某个结构特征的尺寸修改后，其它相关联尺寸将随着这个尺寸的改变而改变，系统将随之生成具有所需尺寸的相关特征，实现三维设计的尺寸驱动。

对于具有对称性特征的零件在建模时只需要做零件的一部分（图2）（图3）（图4）（图5）（图6），然后用实体镜像完成（图7）。

图2建模草图

图4建模草图

图5建模草图

图6建模草图

图7镜像草图

4上横梁的应力分析

4.1上横梁应力分析假设条件

SolidWorks中的COSMOSXpre是ss根据有限元法，采用线性静态分析，在线性假定、弹性假定和静态假定条件下计算零件中的应力。

支腿结构采用单一材料，受力变形属于线弹性静态工作状态，能很好地满足COSMOSXpre的ss使用条件。

如图1的模型可以细分成如图8中小的网格块。

另外，COSMOSXpres与s大多有限元软件一样采用等效应力（综合应力）和综合位移法，兼容弯曲强度和刚度的所有要求，并使结果更加明了准确。

图8

4.2支腿工作状态下的约束与载荷

支腿工作时，底部与底板地面直接接触限制了零件的变形。

载荷通过上部钢板递到H型钢上面，因此载荷应加载在支腿上部钢板与边辊架接触面上（图9）。

4.3应力的有限元分析过程

（1）选项设置。

包括材料、载荷和结果的单位体系等的设置。

材料设置，从材料库或用户自定义的材料库中选出材料，本设计中选择普通碳钢

弹性模量2.1e+011牛顿/m^2泊松比0.28抗剪模量7.9e+010牛顿/m^2密度7800kg/m^3

张力强度399826000牛顿/m^2压缩强度牛顿/m^2

屈服强度220594000牛顿/m^2热膨胀系数1.3e-005/K热导率43W/（m·K）比热440J/（kg·K）约束设置，选择支腿的底板;载荷设置，支腿的上顶板，力为上部承受的最大压力为30kN。

（2）分析。

开始运行分析程序，可以设置零件网格的划分程度，网格化分越小结果越精确，但相应的对硬件资源的要求也越高，分析计算的时间也增加。

（3）结果。

分析得出的等效应力分布图（图10）中显示出了零件各个部位的等效应力大小。

该件局部最大等效应力位置上顶面的平台上，最大应力值165.13MPa。

支腿材料的屈服极限220.59MPa。

在变形形状分布图（图11）中显示出零件各个部位位移量，可以看到该件最大

位移0.7725mm，位于上顶面面。

通过分析计算，本例的最小安全系

数（FOS）为1.3，该零件符合使用要求

图10

图11

图12

5结论

本文通过零件的三维建模以及SolidWorks嵌入式有限元分析软件COSMOSXpre的ss使用，使模型在无缝连接基础上得到比较合理的分析结果，为该零件在装配工作状态下进一步优化设计提供了依据。

我们如今所设计的零件都是根据设计经验所推算的出来的，没有真正的经过全面的计算，我相信在不久的将来这项技术很快就会普遍起来，为本公司带了更大的效益。