力學仿真夾具全解析,看了之後秒懂

大家好,我是龍德以然,從不一樣的角度講解SOLIDWORKS。

夾具功能是邊界條件定義的重要一個條件,其定義的準確度,會直接影響仿真分析結果的正確性。

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夾具介紹

•夾具主要是用來對模型自由度進行約束,限制或控制模型的移動狀態。

•要麼讓模型禁止不動,要麼讓模型沿指定方向移動一定距離。

•常用的夾具主要是標準夾具和高級夾具。

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自由度介紹

•物體在空間中都有六個自由度——沿XYZ三個方向的平移自由度和繞XYZ三個方向的旋轉自由度。

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夾具符號介紹

夾具添加應用之後,會顯示出不同的符號,而不同的符號表示對不同的自由度進行約束,看懂了符號,就明白其約束的自由度有哪些,再判斷是否符合實際情況。

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標準夾具

標準夾具使用時最為簡便,也是最經常使用的夾具。

固定(3個箭頭+3個釘子)

–限制所有自由度。

–任何方向都不能動。

滾柱/滑桿

(1個箭頭)

–限制垂直於平面方向的平移自由度。

–在平面方向移動和旋轉。

固定鉸鏈(2個箭頭)

–限制軸向平移和徑向平移。

–只能繞軸旋轉。

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對稱與週期性對稱

這兩個高級夾具有一定的相似性,在使用的時候一定要注意使用條件。

對稱(1個箭頭)

–要求幾何體、約束、載荷及材料屬性是對稱的。

–只對垂直於對稱面方向平移約束。

週期性對稱(1個箭頭1個釘子)

–要求幾何體、約束、載荷及材料屬性是週期性對稱的。

–關於軸的對稱需要一組一組添加面。

–約束垂直於面的平移和旋轉自由度。

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使用參考幾何體

這個夾具是最原始的夾具功能,其他夾具功能基本是通過它簡化過來的。

•根據所選的參考不一樣,可定義的約束也不一樣。

–選擇平面參考,可定義平移自由度約束。

–選擇軸或圓柱面參考,可以定義圓柱座標自由度約束。

–選擇邊線參考,可以定義單一方向自由度約束。

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使用平面參考的難度在於,要判斷清楚關於平面的那三個方向分別指哪個方向。

•使用平面參考

–藍色的面為被約束的面。

–紅色的面為方向參考面。

•需要點擊約束方向圖標,才能激活相應的約束。

–第1、2兩個圖標表示平行於平面方向的約束。

–第3個圖標表示垂直於平面方向的約束。

–數值表示移動距離,0為不可移動,非0表示移動多少距離。

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使用軸(或圓柱)為參考時要注意圓柱座標系方向的特殊性。

•使用軸(或圓柱)為參考

–藍色的面為被約束的面。

–紅色的面為方向參考面。

•需要點擊約束方向圖標,才能激活相應的約束。

–第1個圖標表示徑向約束。

–第2個圖標表示周向約束。

–第3個圖標表示軸向約束。

–數值表示移動距離,0為不可移動,非0表示移動多少距離。

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在平面上、在圓柱面上和在球面上這三個約束其實都是對使用參考幾何體功能的簡化,它們的約束面與參考面是同一個面,而且相應的只能選擇平面、圓柱面和球面。

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其他夾具

其他夾具功能是對一些特殊條件的定義,可能存在不完全限制的約束或者局部約束。

彈性支撐

•主要是定義被約束面收到法向和切向單位面積上彈性係數(剛度)。

地腳螺栓

•模擬被約束的圓孔邊線被螺栓鎖定在與參考面固定的距離上,不可移動。

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總結

夾具使用需要對自由度有非常深刻的理解,每個夾具功能對應的是約束了哪些自由度。而工程師也要學會如何把現實的工況理解為自由度的約束,這個是仿真應用對工程師的一個考驗,往往工程師會分辨不清楚什麼地方需要應用什麼約束,過度約束或者欠約束都是導致分析結果不正確的主要原因。

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