一、橫梁的力學(xué)分析

　　在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，各種機(jī)器設(shè)備和工程結(jié)構(gòu)都是由若干個(gè)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(shí)，我們可以分析計(jì)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(gè)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(shí)，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(gè)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(shí)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(shí)體”選項(xiàng))所示設(shè)置后單擊“確定”按鈕，完成實(shí)體鏡像，結(jié)果如圖1c所示。注意：此時(shí)為兩個(gè)實(shí)體。

　　2.靜態(tài)分析

　　1 ) 啟動(dòng)“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(jí)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(xiàng) 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(gè))。 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(shí)，左側(cè)的特征樹發(fā)生了變化，多出了一項(xiàng)，如圖7所示。用右鍵單擊“結(jié)點(diǎn)組”，然后選擇“編輯”，出現(xiàn)如圖8所示的屬性 面板。單擊“計(jì)算”按鈕，在結(jié)果欄中將出現(xiàn)三個(gè)接點(diǎn)，單擊“確定”按鈕完成。 接點(diǎn)可在橫梁的自由端以及兩個(gè)或多個(gè)橫梁相遇或相交之處的每個(gè)位置自動(dòng)識(shí)別出，夾具只應(yīng)用到接點(diǎn)。

　　5)右鍵單擊“零件2”，選擇“應(yīng)用材料到所有實(shí)體”項(xiàng)，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(gè)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(jí)菜單中的“固定幾何體”按鈕，此時(shí)在左側(cè)的特征樹中出現(xiàn)對話框，選中“不可移動(dòng)(無平移)”按鈕，在圖形區(qū)域單擊圖示接點(diǎn)(如圖10所示)，所選的接點(diǎn)出現(xiàn)在“鉸接”框內(nèi)，并單擊“確定”按鈕。此時(shí)在Simulation算例樹的夾具 文件夾中生成一個(gè)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(jí)菜單中的“固定幾何體”按鈕，此時(shí)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(diǎn)(如圖11所示)，所選的接點(diǎn)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(shí)，在Simulation算例樹的夾 具文件夾中生成一個(gè)名為“夾具-2”的圖標(biāo)。

　　7)為了指定載荷，我們需在兩個(gè)實(shí)體面的中點(diǎn)建立草圖點(diǎn)，如圖12所示。然后用參考幾何體命令建立參考點(diǎn)，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(jí) 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(diǎn)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(shí)單擊點(diǎn)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(jí)菜單中的“力”按鈕，在圖形區(qū)域選中靠近活動(dòng)鉸鏈一端 的“點(diǎn)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(shí)單擊點(diǎn)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(jí)菜單中的“力”按鈕，在圖形區(qū)域選中“拉伸2”實(shí)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(shí)單擊點(diǎn)選“反向”，設(shè)置后單擊“確定”按鈕 。

　　11)單擊“運(yùn)行”按鈕，稍候即可完成分析過程(分析可能得花費(fèi)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(xiàng)(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(bào)告

　　至此，我們完成了橫梁的力學(xué)分析模擬。