欠约束实体的高级检测

高级欠约束实体方法计算并显示模型的刚性（或自由）模式，因为在仿真过程中存在不稳定。

在 SOLIDWORKS Simulation Professional 和 SOLIDWORKS Simulation Premium 中可用。

欠约束实体的高级检测方法将与有限元模型关联的刚度矩阵转换为缩减的刚度矩阵（通常每个实体有三个平移和三个旋转自由度）。然后，它会评估缩减系统的欠约束模式，这些模式等同于原始方程式系统。

整体刚度矩阵转换为缩减大小刚度矩阵的完成方式如下：
  • 为展示每个实体平移和旋转运动的每个实体引入一个具有六个自由度的代表性节点（参考点）
  • 通过将原始自由度替换为代表性节点的自由度来转换元素刚度矩阵
  • 装配转换的元素刚度矩阵以确定缩减大小刚度矩阵

优势

求解速度快得多。对于在 SOLIDWORKS Simulation Standard 中运行需要数小时的模型，刚体模式的检测只需几秒钟。性能改进基于采用奇异值分解 (SVD) 技术，该技术在缩减的刚度矩阵上执行。缩减的刚度是根据源自边界条件、接合和接触交互或接头的实体之间的接口曲面交互计算得出的。

下面是缩减的刚度矩阵的示例：

每个实体在刚度矩阵中缩减到一个参考点。整体刚度矩阵从数十万自由度缩减到仅 18 个自由度（3 个实体 x 6 个自由度）。 高级方法考虑源于实体之间交互的刚度。实体 1 和 2 接触，因此该方法考虑其参考点之间刚度的影响。该方法还考虑源自边界条件的刚度，例如，实体 1 和地面之间的刚度。

SVD 技术将缩减的刚度矩阵分解为三个矩阵。



U 和 V 向量彼此正交，并描述位移场的形状。中间矩阵是对角矩阵。对角项表示实体之间或实体与地面之间的链接的相对刚度。如果任何对角项为零或接近零，则这表示刚性实体模式。

SOLIDWORKS Simulation Standard 将分析基于其在大型原始刚度矩阵上执行的下-上 (LU) 分解技术。分析需要更多的时间。
在检测刚性实体模式时，该方法考虑您在静态算例中应用的所有特征，包括接触交互和接头。例如，下面的汽车悬架总成包括零件之间的几个针脚接头。高级欠约束实体方法在计算装配体缩减的刚度矩阵时会考虑这些接头的刚度。由于机械装置，分析会检测两种刚性实体模式，即一种平移模式和一种旋转模式。


箭头指向车辆悬架总成中的针脚接头的位置


Z 方向的平移刚性实体模式


由于机械装置，绕 Z 方向的旋转实体模式

您可以查看整个装配体的无约束位移的动画。

您可以查看倾斜方向的平移或旋转动画。在 SOLIDWORKS Simulation Standard 中，您只能查看全局方向的自由运动。