一文搞懂Ansys Workbench刚体动力学分析_ACT_Mechanical_Workbench_静力学_瞬态动力学_UM_GID

一文搞懂Ansys Workbench刚体动力学分析

纵横CAE

2月前浏览2376

在机械系统中，大量构件处于运动状态，因此进行结构设计时，需要进行刚体动力学分析，从而计算机械系统的结构动态响应，以及考察机构的运动特性。

Fig. 1 Ansys Workbench刚体动力学分析流程图

Ansys Workbench的刚体动力学分析模块基于全新的模型处理和求解算法，可以结合瞬态动力学分析模块进行结构刚柔耦合分析，其分析流程如上图所示。

Fig. 2 行星轮系几何模型

Step 1：创建并导入几何模型

步骤与结构静力学分析基本一致，只是模型都定义为三维属性，并且在DM界面生成模型前，需要点击Attach，在下方面板设置Simplify Geometry为Yes。

Fig. 3 几何建模与导入

Step 2：设置材料和部件属性

1) 双击Engineering Data，右击空白界面选择Engineering Data Sources，点击欲添加材料后面的“+”号，或者根据工程实际添加所需材料，考虑惯性必须添加密度。

Fig. 4 ANSYS Workbench添加材料属性

2) 双击Model，进入Mechanical界面，展开Geometry，依次点击所有部件，下方列表的Assignment中选择对应材料，设置刚度属性(Stiffness Behavior)为刚体(Rigid)。

Step 3：设置部件间连接关系

1) 点击模型树中的Connections，删除自动生成的所有接触。根据部件相对运动关系，依次添加各种运动副（固定副Fixed Joint、转动副Revolute Joint等）。

Fig. 5 齿面接触设置

2) 对于高副机构，如凸轮副、齿轮副，添加接触(Contact)。参见文章：干货 | ANSYS Workbench常用接触类型。粘性阻尼效应通过定义弹簧(Springs)来实现。

Fig. 6 创建转动副

Step 4：有限元网格划分

由于所有零部件均为刚性体，无结构变形，故不需要划分网格，右击模型树中的Mesh，选择Generate Mesh即可。

Step 5：施加约束和载荷

1) 添加约束，可以是固定约束(Fixed)、位移约束(Displacement)等。参见文章：干货 | ANSYS Workbench常用约束类型。

Fig. 7 ANSYS Workbench约束类型

2) 输入载荷，可以是力矩(Moment)、加速度(Acceleration)、关节驱动(Joint)等。参见文章：干货 | ANSYS Workbench常用载荷类型。

Fig. 8 设置关节角速度

3) 选择Analysis Settings，在下方面板设置Initial Time Step，Minimum Time Step、Maximum Time Step等，其余保持默认。

Fig. 9 分析求解设置

Step 6：求解及后处理

点击模型树中的Solution，添加位移、速度、加速度、接触力等，求解后查看结果，从而分析运动过程中各个运动参数的变化。

写在最后

1) 在接触对的“接触”侧或“目标”侧，为接触条件选择的所有几何图元的“刚度行为”属性必须具有相同的设置。

2) 如果几何体的“刚度行为”属性设置为“刚性”，则必须将“定义”属性设定为“不对称”（Asymmetric）。

3) 不能将接触对中的目标侧范围扩大到多个刚体。如果接触对中同时有刚体和柔体，则必须将刚体作为目标。

来源：纵横CAE

小白秒变大神！Solidworks操作中100％会用到的技巧

Solidowrks是功能最为强大的三维建模软件之一，在航空航天、国防军工、智能装备等众多工程领域应用广泛。本文详细总结了多种特别有用的Solidowrks操作技巧，让你从小白秒变大神！技巧1：模板无效问题描述：SolidWorks导入Step格式时，总是一直弹出默认模版无效，如果导入的是装配体，会不断出现这个提示，每次都要重复一次或多次这种操作，如下图所示，比较烦人。解决办法：在选项-默认模版处将零件、装配体、工程图均选择一个模版路径。再次打开就不会弹出上述提示。技巧2：操作卡顿问题描述：不管是画草图还是零件，只要鼠标触碰到特征实体或者特征树中的名字，软件都会一直扫描预览相应特征或实体的边线，扫描的时候软件就完全卡住，必须等到扫描完后才能进行其他操作，导致Solidworks特别卡顿，如下图所示。原因分析：这是由于Solidworks系统选项设置问题，如下图所示。在系统选项-性能-勾选了“使用软件OpenGL”。这将强迫Solidworks进入软件OpenGL 模式，这表示Solidworks在执行图形计算时，使用的是软件程序，而不是所支持的显卡。对于简单的图形处理，它与显卡进行图形处理无太大区别，但是，若做大图形处理计算，两者存在很大差距。解决办法：Step 1：不要在打开模型状态下进行系统选项更改；Step 2：显卡不受Solidworks所支持；Step 3：显卡驱动不正确，更新，尝试其他版本；Step 4：尝试更换电脑分辨率、色彩质量、屏幕刷新频率等；Step 5：输入regedit打开注册表，找到下图所述地址，将右侧的Workarounds的值改为9，以防万一，请先备份注册表。重启电脑后，打开Solidworks即可取消勾选“使用软件OpenGL”。打开模型，卡顿解决。技巧3：启动缓慢问题描述：安装了Solidowrks软件，但是启动异常缓慢，不断加载注册表等，如下图所示，需要几分钟甚至更长时间才能开启，应该怎么解决呢？解决办法：Step 1：找到FLEXnet文件夹。找到文件夹C:\ProgramData\FLEXnet，一般这个ProgramData文件夹都是隐藏的。如果没找到上面所说的文件夹，那么请看下面的操作。如果您是win10系统的用户，您可以尝试以下操作：1) 打开C盘，然后点击顶部的【查看】-【选项】，如下图所示：2) 打开文件夹选项，点击查看-找到显示隐藏的文件、文件夹和驱动器，并选中，如下图所示： Step 2：将“SW_D_”三个文件移除。打开FLEXnet文件夹，将下图所示三个“SW_D_”文件删除，或者剪切到别的地方备份，以免后面操作不当，还可以复制粘贴回来做个保障。这样操作以后，可以重启Solidowrks，然后再打开使用就会发现10s左右就可以启动Solidowrks啦。 Step 3：复原隐藏文件夹。上面的都操作完成后，再把文件的隐藏复原回来，调整到原来的隐藏状态就可以了。技巧4：字体混乱问题描述：SolidWorks工程图纸保存为PDF格式时失败或者错乱，总是提示字体“Arial Unicode MS安装不正确，PDF 文件中的一个或多个文本字串可能已丢失，如下图所示。解决办法：这一类的问题多数是字体缺少或损坏造成，下载并安装Arial Unicode MS字体即可。技巧5：零件替换问题描述：Solidworks替换零部件，为什么重新打开又变回去了？修改标准件后插入装配体中，可是当我们保存退出装配体后，再打开时发现修改好的标准件自动被替换成原来的那个标准件。解决办法：单击菜单栏工具，选择选项。在系统选项中选择异型孔向导/Toolbox，取消勾选“将此文件夹设为Toolbox零部件的默认搜索位置”。技巧6：去除切线 SolidWorks输出的工程图上有很多不必要的线，甚至不符合国标制图规范，比如非实体线，也即切边线。这里根据不同需求，介绍三种去除非实体线、圆角面线的方法：1) 仅将一个视图中，某一条切边线单独隐藏；2) 仅将一个视图中，全部切边线隐藏；3) 将以后生成的所有视图中，所有切边线隐藏。Step 1：运行SolidWorks，打开工程图，里面含有不需要的非实体线。Step 2：单击想要去除的切边线，屏幕上自动出现跟随选项，选择“隐藏/显示边线”，这一条线段就会被隐藏。Step 3：如果想去掉某一视图中的所有切边线，那么右键点击想要去除切边线的视图，依次选择：切边——切边不可见。这一个视图中的切边线就被去除了。Step 4：如果每个视图都需要操作就太麻烦了，想要一劳永逸，依次点击：选项——系统选项——工程图/显示类型——切边/移除。即可移除切边线。注意，是新生成的视图！之前的视图是不会变的。按第4步设置完成后会发现，需要切边线的视图还是要有的。那么就使用第3步的方法，右键点击视图，依次选择：切边——切边可见，就可以了。来源：纵横CAE