Solidworks 和 Ansys 有限元分析
有限元分析的方法是工程师用来解决问题以及寻找答案的常用方法之一，具体应用涉及力、冲击、噪音、振动、温度、摩擦、耐久性、刚度和重量等多个方面。用相对简单的问题代替复杂问题，就是有限元分析最基本的理念，替代之后再来求解。
有限元法求解的对象是替代后较简单的问题，求解域随之也转换为许多小的子域，数量是有限的，但彼此联系，故称为有限元：然后针对每个单元都给定合理的近找到准确解，有限元分析又能够很好适应于各种复杂工况，因此有限元分析成为工程分析中十分常用且有效的一种手段。
本文通过一个简单的力学模型的分析来验证有限元法的准确性，先根据理论力学进行计算，然后分别进行了Solidwroks以及Ansys的有限元求解，把结果进行对比，有限元分析的准确性得到有效验证。
模型计算
本文设计了对一个对称简支板施加载荷的力学模型，模型具体参数如下图所示。
这是一个十分简单而且常见的力学模型，运用材料力学的公式就可以进行相应的理论计算。计算过程如下：
从结果可以看到，最大应力为91.667MPa，最大位移为1.232mm。
软件对比
1
Solidworks软件
Solidworks属于轻量级、快速的有限元软件。对于普通小模型问题来说，与其他有限元软件结果很近似，尤其是线性弹性问题、非线性弹性问题。
2
Ansys软件
针对普遍的线性及耦合问题的分析求解，运用Ansys会有不错的结果。当然在工程应用中，非线性问题更为普遍，往往都是将非线性问题进行线性化处理。
伴随着科研水平的不断提高和研究不断深入，非线性问题也会成为工程人员、研究人员务必要突破的重大课题，制约设计精确性以及工程进一步深入研究的瓶颈同样也是非线性问题的求解。
3
两软件实例对比分析
鉴于Solidworks和Ansys两个软件在线性简单模型分析方面的优势，本文主要就这两种软件进行验证分析。
此力学模型是一个十分典型的对称分析求解问题，Ansysl以及Solidwroksi两种软件处理对称模型的策略是类似的。
运用有限元分析软件时一定要遵循最基本的分析流程，先对模型简单地进行预处理，由于此简支板模型是完全对称的，故只要将其划分成1/4模型，再定义好分析类型并且添加材料的属性，密度7.86g/cm3，弹性模量200GPa，泊松比0.28，继续施加载荷以及约束，底部为完全固定的简支梁，即六个自由度都被完全约束，固定不动，模型以及边界条件的施加操作如下图所示。
接下来进行划分网格，网格划分常用到几何体是三角形以及四面体，用这些理想的相互联系的几何体去模拟真实几何模型，从而完成有限元网格的划分。
并且在对称中心施加130N的集中载荷，Solidworks计算的结果如图所示。
Solidworks Simulation求出最大位移的结果为1.239mm，最大应力的结果为92.097MPa。
Ansys建模分析，为求得精确地结果，本文选用Plane183单元。
具体操作顺序：首先点击“Main Menu”，其次点击“Preprocessor”，随后点击“Element Type”，然后点击“Add/Edit/Delete”，接着点击“Add”，最后点击“Solid”-plane 183。然后进行材料选择，首先点击“Isotropic”，然后将泊松比“PRXY”规定为0.28，弹性模量“EX”规定为2e11。计算的结果如图所示。
Ansys求出最大位移的结果为1.239mm，最大应力为91.944MPa。
分析结果
综上，Ansys以及Solidwroks两个不同分析软件求出的最大位移结果都是1.239mm，与理论计算值1.232基本一致；与最大应力的理论计算结果91.667MPa相比，有限元求解值差异也不大。
这些结果可以验证有限元分析的准确性还是挺高的，尤其是当有限元软件运用于静力学分析的工况。
运用Ansys来进行有限元分析显然是一种更准确的分析手段，此方法能更好了解零件在施加载荷后的形变。简支板的应力云图显示其受力不均匀，中间受力最大。
参考文献：
[1]欧阳洪,刘新彬,沈雷皓.有限元分析的准确性验证及应用[J].科学技术创新,2022,(20):181-184.
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