本研究旨在探討有限元分析方法以及基于SolidWorks Simulation 的有限元分析方法在產品設計過程中的實際應用。首先詳細分析了基于SolidWorks Simulation 的有限元分析方法的具體過程，然后通過實例詳細探討了SolidWorks Simulation的基本功能及其使用方法，包括SimulationXPress 應力分析、Simulation 結構有限元分析以及Simulation 優化分析的應用方法。實例證明，基于SolidWorks Simulation 的有限元分析方法應用于實踐中有助于提高產品設計的質量與效率。

　　有限元法( Finite Element Method，FEM) 是將連續體離散化，通過對有限個單元作分片插值求解各種力學、物理問題的一種數值方法。有限元法把連續體離散成有限個單元，每個單元的場函數是只包含有限個待定節點參量的簡單場函數，這些單元場函數的集合就能近似代表整個連續體的場函數。根據能量方程或加權參量方程可建立有限個待定參量的代數方程組，求解此離散方程組就得到有限元法的數值解。有限元法已被用于求解線性和非線性問題，并建立了各種有限元模型，如協調、不協調、混合、雜交、擬協調元等。有限元法十分有效、通用性強、應用廣泛，已有許多大型或專用程序系統供工程設計使用。結合計算機輔助設計技術，有限元法也被用于計算機輔助制造中。

　　Simulation 是SolidWorks 公司開發的一種功能強大的有限元分析工具軟件。它作為嵌入式分析軟件與SolidWorks 無縫集成，成為了頂級的銷量產品。運用SolidWorks Simulation，一般的工程技術人員就可以進行產品分析，并快速得到相應的計算、分析結果，從而極大地縮短了新產品的設計周期，降低了試驗成本，提高了產品質量，并最終獲得更大的利潤。Solid-Works Simulation 能夠提供豐富的計算與分析工具來對較復雜零件及裝配體進行運算、測試和分析，其主要功能包括應力計算與分析、應變計算與分析、產品設計及優化、線性與非線性分析等。

　　1、SolidWorks Simulation 有限元分析過程

　　有限元法的基本思路即，先把一個原來是連續的物體剖分成有限個單元，且它們相互連接在有限個節點上，承受等效的節點載荷，并根據平衡條件來進行分析，然后根據變形協調條件把這些單元重新組合起來，成為一個組合體，再綜合求解。無論什么類型的有限元分析，其基本的求解步驟是相同的，不同的只是推導公式或運算過程的差別。

　　1. 1、有限元分析方法的基本過程

　　①數學模型的建立。進行零件分析，首先會利用SolidWorks 進行零件實體建模，即構建零件的幾何模型。然后，SolidWorks Simulation 需要對幾何模型進行網格劃分，即將該幾何模型劃分為適度小的有限單元。為此，通常情況下，該幾何模型都需要被修改，以達到上述有限元網格劃分的需要。

　　②有限元計算模型建立。有限元建模的總則是根據工程分析的精度要求，建立合適的、能模擬實際結構的有限元模型。數學模型建立后，將使用連續體離散化方法，將模型進行網格劃分。這時，零件實體幾何模

　　型就被圖形處理為網格模型。此外，模型網格化處理時，其上施加的載荷也相應的被離散化處理，然后施加到有限元網格節點上。

　　③有限元計算模型的求解。有限元計算模型建立后，使用SolidWorks Simulation 求解器得到作序數據。

　　④結果分析。結果分析非常重要，也很困難。

　　SolidWorks Simulation 分析工具提供了非常詳實的數據，這些數據可以表示為各種格式。因此，必須熟悉并理解各種假設、約定以及前三步中產生的誤差，才能正確解釋結果。

　　1. 2、SolidWorks Simulation 的使用過程

　　上文闡述了SolidWorks Simulation 的基本過程，在SolidWorks Simulation 的實際應用中，一般會遵循如下過程: 算例創建→材料使用→約束添加→載荷施加→網格劃分→運算分析→結果分析。

　　結束語

　　SolidWorks Simulation 為了體現設計仿真一體化的解決方案，在無縫集成界面做了創造性的改變，將仿真界面、仿真流程無縫融入到SolidWorks 的設計過程中。文中通過幾個簡單實例研究、分析了SolidWorksSimulation 的一些基本功能及其使用方法。SolidWorksSimulation 的功能非常強大，工程應用中，用戶可以使用SolidWorks Simulation 軟件對SolidWorks 構建的零件和裝配體進行高性能的應力分析和優化分析。