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结构分析

我有一些用于 3D 打印的文件,我想对其进行结构分析,因为我打算对它们施加载荷。我知道有一个用于此目的的 Solidworks 分析模块,称为 Simulation,但根据我对该软件的了解,它对于分析由 3D 打印等图层创建的零件并不是很有效。

有没有人处理过这个问题并且可以描述重要的特征来进行良好的结构分析?

根据您是否可以重新导入切片模型的 STL,您可能会成功使用 SolidWorks 模拟。但是,您需要对层间粘附进行经验建模,因为否则 SolidWorks 会假设刚性接触约束。作为实体模型进行分析需要根据填充密度对材料属性进行经验降额,并定义非各向同性属性的规则。估计会乱。为什么不直接打印和测试?印刷的一个好处是快速的周转周期和(可能)以小批量降低单位成本。

1个回答

要对 FDM 打印零件运行分析,Solidworks Sim 将非常难以使用。它并不是真正为运行这种类型的分析而设计的,并且处于 FEA 分析包的相当低端。 FDM 分析应该几乎像复合结构一样对待,运行 ANSYS 或 NASTRAN 之类的东西会更好,但绝不是仅有的两个。为了从 FEA 获得好的(和准确的)结果,您需要对每一层、每一层和内部结构之间的结合进行建模。

我自己从来没有做过,但我已经考虑过这样做了。即使是相当简单的零件所需的网格看起来也相当庞大。当然可能,当然可行,但您需要权衡您的期望与建模所有内容、设置网格然后运行分析所需的时间。根据我的经验,鉴于大多数 FDM 打印件的构建速度非常快,构建一些部件并加载它们并观察它们在结构测试中如何失败似乎总是更有效。打印 20 小时,然后设置和运行测试的额外 10-15 小时比运行适当的 FEA 更快。

对于快速而肮脏的 FEA,我会使用我的零件的实体模型,并且只考虑垂直于打印件 Z 轴的载荷。任何剪切作用的载荷都会施加巨大的 FOS。越接近纯剪切,您想要的 FOS 越大。我认为任何又薄又高的部件在纯压缩之外不会承受任何负载。

编辑:刚刚注意到这个问题有一个关于热量管理的标签

就热载荷而言,它将在很大程度上取决于您的模型的填充类型和密度。上面的所有内容仍然适用,但载荷将是热载荷而不是结构载荷。特别是使用 FEM,您的第一次分析最多只能在真实值的 50% 以内,然后您需要使用第一次验证测试的结果更新您的热模型。

根据分析所需的精度,您可以对空心零件进行建模,零件的壁是打印壳的厚度。更高精度的分析您必须在打印所有图层时对其进行建模。如果您只是在寻找“它会熔化吗”的分析,假设您对自己的材料特性有信心,那么薄壁将相当准确地工作。

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