SolidWorks Simulation 有限元分析實例練習(22):浮力計算

如何在SolidWorks中計算一個物體在水中的浮力?其實很簡單。我們知道物體在水中受到的壓力與深度是線性的關系,因此我們需要施加一個可以變化的載荷在物體上來模擬水壓。

方法:

1.首先我們創建出如下圖所示的模型高度為1m,沉入水中的深度為高度的一半,其他尺寸如下圖所示。

2.創建一個分割線來作為水上和水下的分界線。

3.在分界線與模型的棱邊交點處創建一個坐標系,如下圖所示。

4.點擊【工具】-【插件】,勾選SOLIDWORKS Simulation選項,啟動Simulation模塊。

5.設置模型的材料為ABS。

6.添加夾具。為了完成靜態分析,我們在模型上頂面添加固定幾何體約束。點擊夾具鼠標右鍵選擇“固定幾何體”。

7.施加載荷。模型約束好之后,我們需要向模型施加壓力載荷。選擇外部載荷,鼠標右鍵選擇“壓力”。

1)依次選擇下圖在水面以下的5個面。

2)在壓強值中設置壓強的單位為N/m^2,數值大小為1。

3)勾選非均勻分布選項。

4)選擇步驟3創建的坐標系,設置單位為m。

5)點擊“編輯方程式”。

我們知道水深的方向為+Z方向,壓強與水深成線性關系,P=ρgh,ρ為水的密度(水的密度10^3kg/m^2),g為重力加速度,h為水深,因此輸入下面的方程式:F(x,y,z)=9800*z。

施加壓強后如下圖所示,我們可以看到箭頭的長度呈線性增加,說明壓強是依次遞增的。

8.劃分網格。

9.運行分析。模型在水壓作用下的應力云圖如下圖所示。

點擊“結果”文件夾鼠標右鍵選擇“列舉合力”,在選項中勾選“反作用力”,選擇模型的頂面,點擊更新按鈕,如下圖所示。

我們可以看到模型頂部所受的反作用力大小即為模型所受到的浮力,浮力大小為3777N。

我們知道,物體所受的浮力大小就是物體排開水的重量,將模型在水面線以上的部分進行切除,剩下的模型體積就是排開水的體積,通過測量我們可知排開水的重量為385.42kg,即為3777N和仿真值相等。

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  • 本文由 發表于 2020年10月13日23:09:46
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