本书包含SOLIDWORKS 2022有限元分析、虚拟样机和流场分析三大部分，以分析为中心，贯穿从有限元分析到流体分析的工程实践全过程。

本书包括有限元分析中的静态分析、频率分析、热力分析、疲劳分析、非线性分析、屈曲分析、跌落测试分析、压力容器设计、设计算例优化和评估分析，多体动力学虚拟样机技术及流场分析技术。

为了方便广大读者更加形象直观地学习本书，随书配赠多媒体光盘，包含全书实例操作过程录屏讲解AVI文件和实例源文件，以及额外赠送的SOLIDWORKS工业设计相关操作实例的录屏讲解AVI电子教材。

本书适合自学用户，包括制造类企业的工程技术人员，并可作为高校机械专业的课程设计用书及CAD/CAE课程教材。

前言

第1章  SOLIDWORKS Simulation 2022概述1

1.1  有限元法2

1.2  有限元分析法（FEA）的基本概念2

1.3  SOLIDWORKS Simulation 2022的功能和特点4

1.4  SOLIDWORKS Simulation 2022的启动6

1.5  SOLIDWORKS Simulation 2022的使用6

1.5.1  算例专题6

1.5.2  定义材料属性9

1.5.3  载荷和约束10

1.5.4  网格的划分和控制12

1.5.5  运行分析与观察结果13

第2章  静态分析16

2.1  单一网格静应力分析17

2.1.1  静态算例的概念17

2.1.2  四面体实体单元17

2.1.3  实例—内六角扳手18

2.1.4  三角形壳单元22

2.1.5  实例—书挡26

2.1.6  梁单元33

2.1.7  实例—鞋架36

2.2  混合网格静应力分析44

2.2.1  混合网格—实体单元、壳单元和梁单元44

2.2.2  实例—椅子44

第3章  频率分析57

3.1  频率分析概述58

3.2  零件的频率分析58

3.2.1  带约束的频率分析58

3.2.2  实例—带约束的风叶的振动分析59

3.2.3  不带约束的频率分析64

3.2.4  实例—不带约束的风叶的振动分析64

3.2.5  带载荷的频率分析67

3.2.6  实例—带载荷和约束的风叶的振动分析67

3.3  装配体的频率分析70

3.3.1  全部接合的频率分析70

3.3.2  实例—脚轮装配全部接合的频率分析70

3.3.3  部分接合的频率分析78

3.3.4  实例—脚轮装配部分接合的频率分析78

第4章  热力分析82

4.1  热力分析概述83

4.1.1  热力分析材料属性83

4.1.2  热传递的原理83

4.2  稳态热力分析84

4.2.1  稳态热力分析术语84

4.2.2  实例—芯片的稳态热力分析85

4.3  瞬态热力分析91

4.3.1  阶梯热载荷的瞬态热力分析91

4.3.2  实例—芯片阶梯热载荷的瞬态热力分析93

4.3.3  变化热载荷的瞬态热力分析98

4.3.4  实例—芯片变化热载荷的瞬态热力分析99

4.3.5  恒温控制热载荷的瞬态热力分析101

4.3.6  实例—芯片恒温控制热载荷的瞬态热力分析101

4.4  带辐射的热力分析104

4.4.1  带辐射的热力分析104

4.4.2  实例—灯泡辐射的热力分析105

4.5  高级热应力2D简化110

4.5.1  2D简化的属性管理器介绍110

4.5.2  实例—换热管的2D热力分析和热应力分析112

第5章  疲劳分析120

5.1  疲劳分析概述及术语121

5.1.1  疲劳分析概述121

5.1.2  疲劳S-N曲线122

5.2  恒定振幅疲劳分析和变幅疲劳分析124

5.2.1  恒定振幅疲劳分析属性125

5.2.2 “添加事件（恒定）”属性管理器介绍127

5.2.3  变幅疲劳分析属性129

5.2.4 “添加事件（可变）”属性管理器介绍130

5.3  综合实例—弹簧的变幅疲劳分析132

第6章 非线性分析141

6.1  非线性静态分析142

6.1.1  非线性静态分析概述142

6.1.2  非线性分析适用场合144

6.1.3  非线性分析的类型144

6.2  几何非线性分析145

6.2.1  几何非线性分析概述145

6.2.2  实例—弹簧146

6.3  材料非线性分析152

6.3.1  材料塑性分析152

6.3.2  实例—轴153

6.4  边界非线性接触分析159

6.4.1  接触159

6.4.2  实例—卷簧159

第7章  屈曲分析165

7.1  屈曲分析概述166

7.1.1  线性屈曲与非线性屈曲166

7.1.2  屈曲属性167

7.2  实例—导杆的线性屈曲分析168

7.3  实例—圆柱连接杆非线性屈曲分析173

第8章  跌落测试分析和压力容器设计182

8.1  跌落测试分析183

8.1.1  跌落测试分析的步骤183

8.1.2  实例—茶杯在刚性地面跌落测试分析187

8.1.3  实例—茶杯在弹性地面跌落测试分析192

8.1.4  实例—茶杯弹塑性跌落测试分析194

8.1.5  实例—散热扇接触跌落测试分析196

8.2  压力容器设计分析201

8.2.1  压力容器设计概述201

8.2.2  压力容器设计的分析步骤201

8.2.3  线性化应力结果202

8.2.4  实例—立式空气储罐设计204

第9章  设计算例优化和评估分析213

9.1  设计算例优化和评估分析概述214

9.1.1  设计算例214

9.1.2  定义设计变量、约束和目标216

9.1.3  优化设计算例219

9.1.4  评估设计算例220

9.1.5  定义设计算例属性220

9.1.6  查看结果221

9.2  实例—泵体的结构优化分析223

9.3  实例—泵体的评估分析234

第10章  SOLIDWORKS Motion 2022技术基础239

10.1  虚拟样机技术及运动仿真240

10.1.1  虚拟样机技术240

10.1.2  数字化功能样机及机械系统动力学分析241

10.2  Motion分析运动算例242

10.2.1  弹簧242

10.2.2  阻尼243

10.2.3  接触244

10.2.4  引力244

10.3  用SOLIDWORKS Motion分析曲柄滑块机构245

10.3.1  SOLIDWORKS Motion 2022的启动246

10.3.2  曲柄滑块机构的参数设置246

10.3.3  仿真求解250

第11章  SOLIDWORKS Motion 2022仿真分析实例255

11.1  连杆运动机构256

11.1.1  调入模型设置参数256

11.1.2  仿真求解257

11.2  阀门凸轮机构259

11.2.1  调入模型设置参数259

11.2.2  仿真求解263

11.2.3  优化设计266

11.3  挖掘机运动机构268

11.3.1  调入模型设置参数268

11.3.2  仿真求解270

11.4  球摆机构273

11.4.1  调入模型设置参数273

11.4.2  仿真求解273

11.4.3  支架受力分析275

第12章 SOLIDWORKS Flow Simulation 2022技术基础277

12.1  计算流体动力学基础278

12.1.1  连续介质模型279

12.1.2  流体的基本性质279

12.1.3  作用在流体上的力281

12.1.4  流动分析基础281

12.1.5  流体运动的基本概念282

12.1.6  流体流动及换热的基本控制方程284

12.1.7  边界层理论287

12.2  SOLIDWORKS Flow Simulation基础288

12.2.1  SOLIDWORKS Flow Simulation的应用领域288

12.2.2  SOLIDWORKS Flow Simulation的使用流程288

12.2.3  SOLIDWORKS Flow Simulation的网格技术289

12.3  球阀流场分析实例290

第13章  SOLIDWORKS Flow Simulation 2022分析实例314

13.1  电子设备散热问题315

13.2  非牛顿流体的通道圆柱绕流337

13.3  管道摩擦阻力340