“基于Simulation和ABAQUS”对虎钳进行静力学仿真对比分析

为什么选择 Simulation？

仿真工具多种多样，怎样选择适合自己企业的仿真工具，这也是让很多企业感到头疼的问题。Simulation是集成在Solidworks中的一款仿真工具，跟传统的仿真流程不一样，它推崇的设计仿真一体的并行设计，由设计工程师直接对产品进行验证，不需要交给专门仿真工程师进行验证，减少产品研发的周期；ABAQUS则是传统流程（串行）下进行的，如下图

为什么要进行仿真分析？

随着中国制造向中国智造的转型，越来越多的企业开始对创新更加重视，产品研发过程中的仿真元素的加入，打破传统靠经验、靠后期样品验证找出问题点的模式，通过仿真可以提前找出产品的问题点，设计师可以尽可能提前优化产品，避免将问题留到后期，大大减小产品的开发周期和费用，有了这个环节，设计师可以更大胆的创新设计产品，为企业创造更多的效益的同时，也让产品具有更好的竞争性。

通过对虎钳的分析比较Simulation相对于ABAQUS的优势

1.工况

虎钳嘴和销钉处固定不动

末端受到225N的力

2.静力学分析流程对比

Simulation分析流程基本以下：

模型简化—选择算例类型—添加材料—添加接触条件—添加约束/载荷—划分网格—运行算例—结果后处理

ABAQUS基本流程以下：

导入模型（第三方简化后模型）—添加材料—组合装配体—选择分析步类型/选择后处理需要输出的参数—添加接触条件—添加约束/载荷—划分网格—运行算例—结果后处理

3.模型简化

Simulation：

集成在Solidworks软件中的，在同一个界面Solidworks中就可以完成模型的更改

ABAQUS：

对于复杂模型需要在第三方软件进行优化，然后导入到ABAQUS中进行后续的前处理，如果模型需要反复的修改，就需要浪费很多的时间

4.材质：普通碳钢

simulation

选择对应的材料或者创建材料—赋予材料

ABAQUS

创建材料—创建截面属性—赋予截面属性

5.接触

simulation

用全局无穿透接触，设置一步到位，此例中不考虑摩擦

ABAQUS

需要先设置接触属性(无摩擦),后将装配体设置为通用接触

6.添加载荷

simulation

用外部载荷给指定的面添加225N的载荷

ABAQUS

为了方便给面添加载荷，先将面耦合在一个参考点上，然后给点施加225N的集中力载荷（此过程相当于simulation中的远程载荷）

7.划分网格

Simulation & ABAQUS

均用网格大小为2mm划分网格，网格类型均采用四面体二阶单元

8.结果后处理

Simulation

后处理应力为145.6Mpa和位移0.483mm

应力和位移分析分别如下图

ABAQUS

后处理应力为148.4Mpa和位移0.480mm

应力和位移分析分别如下图

前处理和后处理信息如下

两者对比可以得出：

1两者单元大小和类型一致的情况下，simulation网格数量比ABAQUS多1/2

2Simulation在单元数量较多的情况下，运算时间接近是ABAQUS的1/7倍，但应力值只相差2%，差值几乎可以忽略；位移值基本一致

3从后处理云图可以看出。两者的应力和位移最大的地方都一致

通过使用Simulation和ABAQUS软件得出以下结论

☑Simulation的人机交互界面更加友好，操作更加简便，对于初学者更易学易用，要求的理论知识较低，而且与SolidWorks无缝对接，能快速修改模型，对于有SolidWorks基础的人来说比较有优势。

☑Simulation具有单位系统，可以避免人为将数值输错，而ABAQUS是没有单位系统的，需要人为指定一套单位系统，对于初学者来说很容易将单位搞错，导致后处理数值出现数量级的错误。

☑  两者的帮助文档各有优点，Simulation的帮助有中文版本，对于英文不是很好或者是初学者来说，提供了很好的学习资料；ABAQUS则是全英文的帮助，但它的帮助说明非常的详细，而且有很多对应的例子供大家学习和理解。

☑  对于简单的线性静力分析，Simulation的分析速度更快，而且分析出来的结果两者相差不大，效率更高。ABAQUS在非线性分析领域更加强大，在业界处于领先，如碰撞、跌落、齿轮啮合冲击等高度非线性分析。

☑  Simulation更侧重于设计验证，由设计工程师直接完成仿真验证，更加高效快捷；而ABAQUS往往由设计对接专门的仿真工程师完成。