Simulation(意为“模拟”)是一款基于有限元分析技术(FEA)的设计分析软件。实际上SolidWorks还提供了另外一款有限元分析软件——SolidWorks Flow Simulation,而Flow Simulation主要用于流体分析,本书第12章将对其进行讲述。
FEA技术是将自然世界中无限的粒子划分为有限个单元,然后进行模拟计算的技术。FEA技术不是唯一的数值分析工具,在工程领域还有有限差分法、边界元法等多种方法,但是FEA技术却是功能最为强大,也是最常使用的分析技术。
有限元即有限个单元。就像是要计算一个圆的周长,可以通过计算其内接多边形的周长来近似得到,要得到更加准确的周长值,可以将多边形的边数无限增加,当然最终计算的圆的周长值也只能是一个近似值。
为什么要划分为有限个单元呢?这主要是因为,在计算机中,同样不能将一个物体的所有因素完全考虑清楚,那将是一个永远无法完成的计算量,所以使用有限个单元模拟无限的物理量不失为高明的做法,虽然仅得到了一个近似值,但是在很多领域已经足够了。
单击“常用”工具栏“选项”下拉菜单中的“插件”按钮,在打开的“插件”对话框中可以启用SolidWorks Simulation插件,如图10-1所示。
Simulation插件启用后,在SolidWorks顶部菜单栏中会增加一个“Simulation”菜单,如图10-2所示,此菜单下的子菜单项包含了所有在有限元分析过程中可以进行的操作。此外,如启用了CommandManager功能,在顶部工具栏中将显示“Simulation”标签栏,此标签栏中包含了有限元分析的大多数工具并进行了归类整理,是一个具有智能化特点的有限元分析工具栏,如图10-3所示。
图10-1 “插件”对话框图10-2“Simulation”菜单图10-3“Simulation”标签栏(www.daowen.com)
实际上在Simulation中,使用“Simulation”工具栏加模型树右键菜单操作的方式,更不失为一种更加直接和简便易学的操作方法,如图10-4所示。通过“Simulation”工具栏新建需要使用的算例类型后,在左侧算例树中,使用右键菜单自上而下顺序对算例树中的选项进行设置,然后进行分析,即可初步完成有限元分析操作。
图10-4 Simulation菜单和算例树(及其右键菜单)
建议初学者学习时,首选“Simulation”工具栏加模型树右键菜单的操作方式,此方式虽然有些“避重就轻”,但是对于初学者入门,或者对于非工程专业人员逐步掌握Simulation分析工具的使用确实非常必要。
知识
有限元分析是一个复杂的过程,在学习的后期读者会发现得到分析结果并不难,难的是能够用较快捷的算例得到比较准确的数据。因为这其中既要考虑软件算法的局限性和误差因素,也要考虑机械、声学、电磁学等很多工程学科的因素,需要读者具有比较多的专业知识。
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