SIMSOLID试用算例精选三例

SIMSOLID作为一款无网格仿真软件，其最突出的特点就是求解快捷与操作友好。

以下通过三个算例来呈现该软件的特点。

1.         塑料前端框架的快速仿真

前端框架本体作为一个较为复杂的塑料件，使用传统的有限元软件，在前处理这一步上非常地耗时。如下图所示，前端框架的整体、局部细节图（ hypermesh中打开）。

图1.1 前端框架整体图示

图1.2 前端框架局部图示

如上图所示，前端框架本体长、宽、厚尺寸分别为956mm、552mm、182mm。带有很多加强筋（包含拔模角）。使用传统的分析流程，在网格划分这一步通常就会花费数天时间。而借助SIMSOLID无需划分网格的特点，即可节约可观的时间。以下是在SIMSOLID中求解流程。

导入模型。

使用中发现，不同软件版本对导入不同类型的模型（片体、实体）的效果及求解存在差异。具体比较见附录。

由于导入的是装配体，SIMSOLID会提示零件之间干涉信息。此算例仅针对塑料本体做分析，因此删除多余的螺钉、钣金件等零件。使用软件自带材料库中塑料材料参数，赋材料。选择“结构线性”求解。分别约束前照灯支架安装点、防撞梁安装点、防撞梁支撑安装点（Immovable）。在锁扣安装点施加载荷。选择Remote load，加载点位于螺栓孔圆心（此算例中，坐标从hypermesh取得。由于SIMSOLID针对设计工程师，因此从CATIA等CAD软件获取坐标亦很方便）。加载面选择该螺栓对塑料本体作用面。以上就是此算例整个前处理流程，非常方便，总共不超过5分钟。设置完毕的模型如下图所示。

图1.3 模型约束、加载后状态

提交求解。求解进程亦很快捷，个人PC不超过1分钟即求解完毕。最大主应力云图如下图所示。

图1.4 最大主应力云图

通过此算例，可以非常直观地感受到SIMSOLID的快捷性。一个传统处理需要数天时间的复杂模型在SIMSOLID中不超过15分钟时间即可得到结果。

2.      后视镜模态分析及与OpriStruct对比

此后视镜模态算例，将SIMSOLID计算结果与OptiStruct计算结果比较。首先导入后视镜总成，并对模型做简化，删去几个不必要零件，使之与OptiStruct模型中零件一致。此步骤完成后模型如下图所示。

图2.1 装配模型图

然后建立材料参数。SIMSOLID自带材料库。但在此算例中，建立一个新的材料库。在Settings – Materials database – 在出现的对话框中选择新建材料库，建立好后如下图所示。

图2.2 自建材料库

需注意的是，如图2.2所示，右侧文本框中所有参数须全部输入才能建立材料模型。而算例二及后文算例三中，只需要模量、泊松比、密度以及屈服应力，其余信息虽填写但不正确。同样地，将创建的材料分别赋予对应零件。

选择模态求解，求解前6阶约束模态。之后选择自动建立连接关系（Automatic Connections），在弹出的对话框中根据实际情况调整穿透、容差值，确认后SIMSOLID即自动创建各零件间的绑定约束（bonded），随后检查此总成是否存在未被绑定的零件（find and show disconnected groups and parts）。

此算例CAD模型部分零件之间存在明显的穿透。在传统有限元前处理中，要么修改CAD模型，要么将网格做修改。使用hypermesh前处理此算例时，是先划分网格，然后将穿透的网格移动空间位置。经验证，SIMSOLID能很好地将穿透零件识别并绑定约束，如下图所示。

图2.3 相互穿透零件之间被识别、绑定

图2.4 相互穿透零件之间被识别、绑定

检查各零件之间的约束关系。根据实际情况，可手动添加约束。

按要求约束后视镜总成支臂，然后提交求解。求解过程很迅速，个人PC约半分钟时间即可求解完毕。

SIMSOLID与OptiStruct分别求解的模态如下图所示。SIMSOLID首次求解的一阶模态为107.5Hz，而OptiStruct求解一阶模态为90.5Hz.

图2.5 SIMSOLID首次求解，一阶模态107.5Hz

图2.6 OptiStruct求解一阶模态90.5Hz

造成两者模态结果差异较大的原因很可能是由于零件之间约束的不同。在OptiStruct中，只建立了两组绑定约束（TIE）以及不多的几组RBE2刚性连接。而在SIMSOLID中，软件自动识别再加上手动添加的绑定关系达100余组，很可能造成后视镜总成刚度增大。

做一个简单验证，将三组自动识别的绑定约束改为sliding模式，重新求解，结果降为106.9Hz（由于是随机挑选、更改约束关系，此做法不严谨）。如下图所示。

图2.7 更改三组约束模式

图2.8 SIMSOLID再次求解，一阶模态106.9Hz

3.      充电口盖总成分析及与实验结果对比

算例三，某车型充电口盖总成，选择垂向刚度实验项目，将SIMSOLID求解结果与实验结果对比。

导入充电口盖总成，合理删减不必要的零件。

在自建材料库中，选择相应材料赋予对应零件。

选择“几何-非线性”求解。

建立零件之间连接关系。

根据实际情况，将默认为绑定的约束关系做更改，删除不必要的约束关系。如下图所示。

                         图3.1 更改约束关系

图3.2 删除不必要的约束关系

创建边界条件，约束底座卡口。于外板规定位置施加50N垂向载荷。此算例中选用Remote load，此种形式的加载与其他仿真软件 —— 例如：ABAQUS的coupling 耦合；OptiStruct的RBE2刚性耦合 —— 大同小异。完成后如下图所示。

图3.3 充电口盖总成加载示意图

提交求解，依然很迅速，个人PC不到半分钟即可得到结果。位移结果如下图所示。

图3.4 位移云图

此项目实验验证及结果如下图所示。

图3.5 垂向实验图示

图3.6 实验报告截图

SIMSOLID求解结果为25.3mm，实验结果为29.6mm。

4.      总结

由于时间紧促，本人只验算了三个算例。

算例一体现了SIMSOLID处理复杂结构塑料件的优势 —— 不需要抽中面、划分网格，操作简单，求解迅速。将按照传统仿真流程需要数天的时间压缩到半小时之内！

算例二处理的是比较复杂的装配体。SIMSOLID可以自动、快速地识别并建立零件之间的约束关系。软件默认为绑定约束，使用者可以根据实际情况检查、更改或者手动添加新的约束关系，此过程也非常方便、高效。

算例三通过与实验结果对比，亦能体现出SIMSOLID求解结果的可靠性。

考虑到SIMSOLID主要针对CAD工程师，使用场景为快速验证前期设计，操作便捷，且软件迭代更新较迅速，还是极具优势与吸引力的。

5.      附录

以下是本人验证算例一过程中，发现不同版本的SIMSOLID对不同类型的CAD数据处理结果的差异之处。

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