力学仿真插件介绍

本文阅读时长:2分钟更新于2021-11-22

一、功能介绍

酷大师力学仿真插件,是一个辅助设计的物理仿真分析工具。设计师使用插件,可以提早预测产品的真实物理表现,设计出满足功能需求的产品。

二、阳光房力学仿真分析介绍

通常情况阳光房主要是由主框架,窗框和玻璃组成。主框架与窗框的材料主要为断桥铝是非承重件。其中主框架是承重件,窗框与玻璃为非承重件,因此这里只是模拟主框架。

模拟一个地基面积为5000 mm x 5000 mm、高2800 mm、顶斜度为20°的阳光房,如下图所示;

注:自己创建的模型,创建分析方案前,务必要将模型全部合并成一个整体。👉👉👉


>点击观看模型合并方法<

阳光房结构框架模型链接 👈👈👈>点击使用<


二、分析阳光房自重带来的变形

第一步,创建分析方案。应用重力分析模板,创建分析方案。

打开酷大师【力学仿真】插件,选择【新建分析】;

选择阳光房框架模型,点击【确定】;

选择【重力】分析模板,如下图所示;

第二步,检查材料设置。“重力分析”模板的默认材料为铝。

点击“对象列表”右侧的【编辑】, 画布中与此材料关联的对象会被高亮,确认材料赋予的对象是正确的,点击【确定】,如下图所示;

第三步,检查约束设置。“重力分析”模板的默认约束为底面完全固定。

可以看到固定约束的属性面板上“X”,"Y","Z"三个方向都勾选了;

点击“对象列表”右侧的【编辑】画布中与此约束关联的对象会被高亮,确认固定约束赋予的对象是正确的,点击【确定】,如下图所示;

第四步,检查载荷设置。“重力分析”模板的默认载荷为物体受到沿Z轴向下的重力。

可以看到重力载荷的属性面板上,“Z”方向的重力加速度为 -9800 m/s2;

点击“对象列表”右侧的【编辑】, 画布中与此载荷关联的对象会被高亮,确认重力载荷赋予的对象是正确的,点击【确定】;

除了框架的自重,我们也需要将玻璃的重量,加载在顶部的斜梁上,计算可知玻璃总重为332kg,等同于四个斜梁各受到沿Z轴向下830 N的力

点击“载荷设定”右边的【+】号,新增一个载荷设定;

选择载荷类型为【力】,点击【确定】;

在外力载荷的属性面板上填入Z方向力值为-830 N;

选择斜梁顶面为受力的对象,点击“对象列表”右侧的【确定】,完成载荷的设定,如下图所示;

第五步,分析。检查各项设定无误后,点击【立即分析】,等待分析完成和结果的加载,如下图所示;

第六步, 查看分析结果。查看结果,了解阳光房框架的变形和受力情况

【合位移】结果是分析后自动加载的,【合位移】代表的是物体总体的变形大小,可以看到框架最大变形为0.4159 mm,发生在框架前梁中央的位置(红色区域);

我们也可以查看各个方向上的位移分量,即各个方向的变形,由于框架主要是受到了重力和向下的力,因此,【Z方向位移】最为明显。查看【Z方向位移】的结果,框架前梁中央(蓝色区域)在受力时会向下弯曲,最大弯曲量为4.145 mm;

开启右侧“结果显示】”面板的【形变】【开关】,调节【倍数】可以放大或缩小形变倍数,这样可以帮助我们更好地理解物体的变形,倍数为1时,显示的是框架真实的变形程度;

关闭【形变】,点击左侧【结果显示】面板的【等效应力】,画布中显示【等效应力】的分布图,【等效应力】代表的是物体每个位置的受力的情况,当等效应力超过材料的受力极限时,则物体可能出现永久变形、断裂等情况;我们可以看到,斜梁中心处应力较大(红色区域),2.577 MPa,这些也是最容易发生故障的地方,如下图所示;

最终效果

为了获得更好的可视化效果,此处放大变形大小(倍数300),最大变形为0.4159mm,可以看到框架前量中央红色区域的变现最大,如下图所示;

最大等效应力为2.577MPa,框架的受力情况,斜梁中央红色区域的应力较大,最容易发生永久变形或断裂,如下图所示;

三、分析侧风对阳光房带来的变形

第一步,创建分析方案。复制之前的重力分析方案,如下图所示;

第二步,检查材料设置。材料保持不变。

点击“对象列表”右侧的【编辑】, 画布中与此材料关联的对象会被高亮,确认材料赋予的对象是正确的,点击【确定】,如下图所示;

第三步,检查约束设置。地面固定约束不变。

可以看到固定约束的属性面板上“X”,"Y","Z"三个方向都勾选了;

点击“对象列表”右侧的【编辑】, 画布中与此约束关联的对象会被高亮,确认固定约束赋予的对象是正确的,点击【确定】,如下图所示;

第四步,修改载荷设置。删除之前的重力载荷设定,新增“力”类型的荷载,作用在阳光房左侧面上。

假设风压为2 KPa,风作用在阳光房的左侧玻璃上,合力为28000 N

点击“载荷设定”右边的【+】号,新增一个载荷设定;

选择载荷类型为【力】,点击【确定】;

在外力载荷的属性面板上填入Y方向力值为28000 N;

选择左侧面的主梁和柱的对象,点击“对象列表”右侧的【确定】,完成载荷的设定,如下图所示;

第五步,分析。检查各项设定无误后,点击“立即分析”,等待分析完成和结果的加载,如下图所示;

第六步,查看分析结果。查看结果,了解阳光房框架的变形和受力情况。

【合位移】结果是分析后自动加载的,【合位移】代表的是物体总体的变形大小,可以看到框架最大变形为4.036 mm,发生在框架顶部位置(红色区域);

我们也可以查看各个方向上的位移分量,即各个方向的变形,由于框架主要受到了侧向的风的推力,因此,【Y方向位移】最为明显;

查看【Y方向位移】的结果,框架顶部侧移,最大侧移量4.030 mm;

开启右侧“结果显示”面板的【形变】【开关】,调节【倍数】可以放大或缩小形变倍数,这样可以帮助我们更好地理解物体的变形,倍数为1时,显示的是框架真实的变形程度;

关闭【形变】,点击左侧“结果显示”面板的【等效应力】,画布中显示【等效应力】的分布图,【等效应力】代表的是物体每个位置的受力的情况,当等效应力超过材料的受力极限时,则物体可能出现永久变形、断裂等情况;我们可以看到,受风侧的柱底部的等效应力较大(红色区域),14.18 MPa,这些也是最容易发生故障的地方;

开启右侧“结果显示”面板的【截面】中的【X面】开关,调节位置,可以看到物体内部的受力情况和分布,帮助我们更好地了解物体的受情况,如下图所示;

最终效果

为了获得更好的可视化效果,此处放大变形大小(倍数100),最大变形为4.036mm,可以看到框架顶部红色区域的变现最大,如下图所示;

最大等效应力为14.18MPa,框架的受力情况,受风侧的柱底部红色区域的应力较大,最容易发生永久变形或断裂,如下图所示;

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