一文搞懂Ansys Workbench刚体动力学分析
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。
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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。![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1725176987989_khqcup.jpg?imageView2/0)
Fig. 2 行星轮系几何模型
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
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
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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
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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。
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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。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。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。