SolidWorks Simulation 入门教程（1）：Simulation简介

1、什么是SOLIDWORKS Simulation

SOLIDWORKS Simulation是达索系统（Dassault Systèmes）旗下子公司SOLIDWORKS公司在SOLIDWORKS CAD环境中对有限元法（FEM）的具体应用（达索系统正是开发SOLIDWORKS CAD软件的公司）。SOLIDWORKS CAD软件以用户友好著称，无疑是3D设计建模市场的领军者。

借助SOLIDWORKS作为设计建模工具的广泛应用，SOLIDWORKS Simulation秉持同样理念开发，旨在为设计分析提供便捷的一站式平台。除此之外，SOLIDWORKS Simulation基于快速数值求解器构建。它简化了获取应力、热、频率、流体、瞬态、屈曲、压力容器及优化分析等详细解决方案的工作流程。

SOLIDWORKS Simulation 深度集成于 SOLIDWORKS 环境之中，为产品设计师带来诸多显著价值：其一，提供虚拟测试环境，替代成本高昂的早期实物测试，有效降低原型制作费用；其二，大幅缩短产品从概念构思到上市的周期；其三，加速设计迭代的分析进程；其四，通过参数分析精准筛选最优设计方案；其五，支持线性、非线性等多种材料特性，能够对复杂零部件和装配体进行深入分析；其六，可模拟包含螺栓、销钉、弹簧和轴承等机械元件的子装配体之间的接触与相互作用情况。

2、SOLIDWORKS Simulation基本操作步骤

对于单个零件进行静态分析的具体流程为：

对应装配体进行静态分析的具体流程为：

关于上图所示步骤的几点说明如下：

1. 对产零件或组件进行模拟的第一步是创建其CAD模型。在这个阶段，定义所有几何属性。对于复杂的几何形状，可能需要对要分析的结构的几何形状进行简化。
2. 接下来，启动SOLIDWORKS Simulation界面。
3. 对零件或组件进行离散化处理。通常，离散化也被称为网格划分。这是指将零件或组件分割成更小部分（类似于乐高积木块）的关键过程。关于网格划分，需要了解几个概念：
1. 网格划分会创建单元和节点。
2. 单元描述了从要分析的原始组件创建的有限大小的划分。
3. 单元通过称为节点的公共点连接。
4. 每个有限元都具有特定数量的自由度。自由度是在有限元分析（FEA）过程中计算的基本场变量。例如，对于静态分析问题，位移向量是计算过程中的主要自由度。然而，在与热分析问题相关的模拟中，自由度是温度。
5. 网格划分过程中创建的单元的大小和类型是获得准确结果的关键。通常，根据问题的性质，用于分析的单元类型会很明显。
4. 在离散化步骤之后，我们将指定以下内容：
1. 材料属性。对于静态分析，这通常包括刚度信息，如杨氏模量和泊松比。
2. 载荷。在SOLIDWORKS Simulation界面中可以施加各种载荷，从轴向载荷、横向载荷、扭转载荷到压力载荷。
3. 夹具。在SOLIDWORKS Simulation的术语中，“夹具”一词用于表示边界条件。同时，边界条件通常是指对承载结构特定接头或部分运动的物理约束。它们源于为确保在施加外部载荷时被分析结构得到适当约束以防止刚体运动而使用的支撑。
4. 连接。在SOLIDWORKS Simulation的术语中，连接设置包括在模拟过程之前或期间任何两个或多个组件相互接触时所需的接触条件。这可能源于焊接、粘结、铆接或各种其他实际连接类型。SOLIDWORKS Simulation提供了多种接触类型。
5. 最后，我们运行分析，然后获取并解读结果。

3、SOLIDWORKS Simulation中的单元

SOLIDWORKS Simulation有三大类用于零部件性能分析的单元：
• 连续体单元：
实体单元
二维（2D）平面单元
• 结构单元：
梁单元
桁架单元
壳单元
• 特殊单元
虽然这些单元将在后续章节中深入探讨，但表1 - 2突出了三种使用这些单元的典型情况。

一般来说，实体单元用于具有相当厚度和体积的模型。二维平面单元用于构件的二维分析（如轴对称、平面应力或平面应变问题）。梁单元和桁架单元用于分析其某一尺寸远大于横截面尺寸的结构构件。壳单元用于薄壁构件。特殊单元主要用于连接弹簧、弹性支撑等单元。

4、SOLIDWORKS Simulation的局限性

虽然SOLIDWORKS Simulation是一款功能强大的工具，可用于对产品和零部件进行多种分析，但值得一提的是，其库中的单元种类有限。在处理多物理场问题时，应牢记这一点，因为在SOLIDWORKS Simulation库中可能不存在适用于此类分析的单元。此外，我们应始终寻找替代方法来确定从SOLIDWORKS Simulation获得的结果的准确性。这被称为验证，可以在产品开发阶段的某个阶段通过实验或分析技术来完成。