一、橫梁的力學(xué)分析

　　在實際工程設(shè)計中，各種機(jī)器設(shè)備和工程結(jié)構(gòu)都是由若干個構(gòu)件組成的。這些構(gòu)件在工作中都要受到各種力的作用，應(yīng)用靜力學(xué)的知識，我們可以分析計算這些構(gòu)件所受到的外力情況。為保證機(jī)器設(shè)備和工程結(jié)構(gòu)在外力作用下能安 全可靠地工作，就必須要求組成它的每個構(gòu)件均具有足夠的 承受載荷的能力。

　　通過材料力學(xué)的知識，研究構(gòu)件在外力作用下的變形、 受力和破壞的規(guī)律，保證構(gòu)件能夠在正常、安全的工作前提下 最經(jīng)濟(jì)地使用材料，為構(gòu)件選用合理的材料，確定合理的截面形狀和尺寸。為了保證工程結(jié)構(gòu)在載荷作用下正常工作，要求每個構(gòu)件均具有足夠的承受載荷的能力。下面我們用橫梁的力學(xué)研究來展示實際分析過程(這里僅介紹分析的方法，所有的數(shù)據(jù)均是假設(shè))。

　　1.新建圖1所示零件

　　1)在前視基準(zhǔn)面上做高度為15mm、寬度為5mm的矩形，并 拉伸180mm，如圖1a所示。

　　2)單擊“鏡向”按鈕，按如圖1b(注意去掉“合并 實體”選項)所示設(shè)置后單擊“確定”按鈕，完成實體鏡像，結(jié)果如圖1c所示。注意：此時為兩個實體。

　　2.靜態(tài)分析

　　1 ) 啟動“SolidWorks Simulation ” 插件，單擊“S i m u l a t i o n”標(biāo)簽，切換到該插件的命令管理器頁，如圖2所示。

　　2)如圖3所示，單擊“算例”按鈕下方的小三角，在下級菜單中單擊“新算例”按鈕。在左側(cè)特征管理樹中出現(xiàn)如圖4所示的對話框。

　　3)在“名稱”欄中，可輸入你所想設(shè)定的分析算例的名稱。 在“類型”欄中，我們可以清楚 地看到SolidWorks Simulation所能 進(jìn)行的分析種類，這里我們選擇 的是“靜態(tài)”按鈕。在上述兩項 設(shè)置完成后單擊“確定”按鈕(確定按鈕在特征樹的左上角及繪圖區(qū)域的右上角各有一個)。 我們可以發(fā)現(xiàn)，插件的命令管理 器發(fā)生了變化，如圖5所示。

　　4)在Simulatio n算例樹中， 展開“零件2 ”，用右鍵單擊“S o l i d B o d y 1”并選擇“視 為橫梁”;同理，用右鍵單擊“SolidBody 2”并選擇“視為橫 梁”，如圖6所示。注意：此時，左側(cè)的特征樹發(fā)生了變化，多出了一項，如圖7所示。用右鍵單擊“結(jié)點組”，然后選擇“編輯”，出現(xiàn)如圖8所示的屬性 面板。單擊“計算”按鈕，在結(jié)果欄中將出現(xiàn)三個接點，單擊“確定”按鈕完成。 接點可在橫梁的自由端以及兩個或多個橫梁相遇或相交之處的每個位置自動識別出，夾具只應(yīng)用到接點。

　　5)右鍵單擊“零件2”，選擇“應(yīng)用材料到所有實體”項，如圖9所示。在SolidWorks庫中選擇“合金鋼”材料。

　　6)在鉸接處將夾具添加到橫梁自由端。一端有個銷釘，另一端有滾柱。

　　a)單擊“夾具”按鈕下方的小三角，并單擊下級菜單中的“固定幾何體”按鈕，此時在左側(cè)的特征樹中出現(xiàn)對話框，選中“不可移動(無平移)”按鈕，在圖形區(qū)域單擊圖示接點(如圖10所示)，所選的接點出現(xiàn)在“鉸接”框內(nèi)，并單擊“確定”按鈕。此時在Simulation算例樹的夾具 文件夾中生成一個名為“夾具-1”的圖標(biāo)。

　　b)單擊“夾具”按鈕下方的小三角，并單擊下級菜單中的“固定幾何體”按鈕，此時在左側(cè)的特征樹中出現(xiàn)對話 框，選中“使用參考幾何體”按鈕，在圖形區(qū)域單擊圖示接點(如圖11所示)，所選的接點出現(xiàn)在“鉸接” 內(nèi)，指定前視基準(zhǔn)面為參考面，并設(shè)定其限制的方向，如圖12所示，并單擊“確定”按鈕。此時，在Simulation算例樹的夾 具文件夾中生成一個名為“夾具-2”的圖標(biāo)。

　　7)為了指定載荷，我們需在兩個實體面的中點建立草圖點，如圖12所示。然后用參考幾何體命令建立參考點，如圖13 所設(shè)置。

　　8)單擊“外部載荷”按鈕下方的小三角，并單擊下級 菜單中的“力”按鈕，在圖形區(qū)域選中靠近固定鉸鏈一端 的“點1”，并設(shè)置參考幾何體為“前視基準(zhǔn)面”，再設(shè)置單 位為“S I”，并按圖示設(shè)置力的大小為2500，方向向下，必要 時單擊點選“反向”，設(shè)置后單擊“確定”按鈕，如圖14 所示。

　　9)單擊“外部載荷”按鈕下方的小三角，并單擊下級菜單中的“力”按鈕，在圖形區(qū)域選中靠近活動鉸鏈一端 的“點2”，并設(shè)置參考幾何體為“前視基準(zhǔn)面”，再設(shè)置單 位為“S I”，并按圖示設(shè)置力的大小為20，方向如圖15所示， 必要時單擊點選“反向”，設(shè)置后單擊“確定”按鈕。

　　10)單擊“外部載荷”按鈕下方的小三角，并單擊下級菜單中的“力”按鈕，在圖形區(qū)域選中“拉伸2”實體，并 設(shè)置參考幾何體為“前視基準(zhǔn)面”，再設(shè)置單位為“S I”，并 勾選“按單位長度”，按圖示設(shè)置力的大小為10000，方向如 圖16所示，必要時單擊點選“反向”，設(shè)置后單擊“確定”按鈕 。

　　11)單擊“運行”按鈕，稍候即可完成分析過程(分析可能得花費幾分鐘，請耐心等待)，并將分析結(jié)果顯示在 Simulation算例樹中結(jié)果文件夾。

　　3.查看分析結(jié)果

　　1)查看抗剪圖解。在Simulation算例樹中，右鍵單擊結(jié)果文件夾，在快捷菜單中選擇“定義橫梁圖表”，如圖17所示。在彈出的屬性欄中按默認(rèn)項(如圖18所示)，單擊“確定”按鈕完成，結(jié)果如圖19所示。

　　有興趣的朋友可以手工作圖后與該結(jié)果進(jìn)行比較，可發(fā)現(xiàn)結(jié)果吻合。

　　2)查看力矩圖解。在Simulation算例樹中，右鍵單擊結(jié)果文件夾，在快捷菜單中選擇“定義橫梁圖表”，結(jié)果如 圖20所示。

　　有興趣的朋友可以手工作圖后與該結(jié)果進(jìn)行比較，可發(fā)現(xiàn)結(jié)果吻合。

　　4.生成算例報告

　　至此，我們完成了橫梁的力學(xué)分析模擬。

　　(未完待續(xù))