SolidWorks Simulation 有限元分析实例练习（22）：浮力计算

如何在SolidWorks中计算一个物体在水中的浮力？其实很简单。我们知道物体在水中受到的压力与深度是线性的关系，因此我们需要施加一个可以变化的载荷在物体上来模拟水压。

方法：

1.首先我们创建出如下图所示的模型高度为1m，沉入水中的深度为高度的一半，其他尺寸如下图所示。

2.创建一个分割线来作为水上和水下的分界线。

3.在分界线与模型的棱边交点处创建一个坐标系，如下图所示。

4.点击【工具】-【插件】，勾选SOLIDWORKS Simulation选项，启动Simulation模块。

5.设置模型的材料为ABS。

6.添加夹具。为了完成静态分析，我们在模型上顶面添加固定几何体约束。点击夹具鼠标右键选择“固定几何体”。

7.施加载荷。模型约束好之后，我们需要向模型施加压力载荷。选择外部载荷，鼠标右键选择“压力”。

1）依次选择下图在水面以下的5个面。

2）在压强值中设置压强的单位为N/m^2，数值大小为1。

3）勾选非均匀分布选项。

4）选择步骤3创建的坐标系，设置单位为m。

5）点击“编辑方程式”。

我们知道水深的方向为+Z方向，压强与水深成线性关系，P=ρgh，ρ为水的密度（水的密度10^3kg/m^2），g为重力加速度，h为水深,因此输入下面的方程式：F（x,y,z）=9800*z。

施加压强后如下图所示，我们可以看到箭头的长度呈线性增加，说明压强是依次递增的。

8.划分网格。

9.运行分析。模型在水压作用下的应力云图如下图所示。

点击“结果”文件夹鼠标右键选择“列举合力”，在选项中勾选“反作用力”，选择模型的顶面，点击更新按钮，如下图所示。

我们可以看到模型顶部所受的反作用力大小即为模型所受到的浮力，浮力大小为3777N。

我们知道，物体所受的浮力大小就是物体排开水的重量，将模型在水面线以上的部分进行切除，剩下的模型体积就是排开水的体积，通过测量我们可知排开水的重量为385.42kg，即为3777N和仿真值相等。