ANSYS Workbench刚体动力学分析流程_ACT_Mechanical_Workbench_静力学_瞬态动力学_UM_GID

ANSYS Workbench刚体动力学分析流程

3月前浏览2117

在机械系统中，大量构件处于运动状态。刚体动力学用于计算机械系统的结构动态响应，以及考察机构的运动特性。ANSYS Workbench的刚体动力学(Rigid Dynamics)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，其分析系统如下图所示。

ANSYS Workbench刚体动力学分析系统图

Step 1：创建并导入几何模型

步骤与结构静力学分析(参见：ANSYS Workbench线性结构静力分析实例操作)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。

Step 2：设置材料和部件属性

1) 双击Engineering Data，添加所需材料，考虑惯性，添加密度。

2) 双击Model，进入Mechanical界面，展开Geometry，依次点击所有部件，下方面板设置刚度属性(Stiffness Behavior)为刚体(Rigid)，并添加相应材料。

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。

2) 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、移动副Translational Joint）。

3) 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。

4) 粘性阻尼效应通过定义弹簧(Springs)来实现。

Step 4：有限元网格划分

由于均为刚性体，无变形，故不需要划分网格，右击模型树中的Mesh选择GenerateMesh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。

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。

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。

来源：纵横CAE

好书推荐｜ANSYS Workbench有限元分析实例详解（静力学）

CAE是计算机辅助求解产品结构各项性能和优化设计等问题的一种近似数值分析方法，适用于各类复杂工程的整个生命周期。ANSYS是最经典的CAE软件之一，在国内外应用广泛。近年来，ANSYS公司收购了多款顶级流体、电磁类软件，并重点发展ANSYS Workbench平台。与ANSYS经典界面相比，ANSYS Workbench具有一目了然的分析流程图，整个分析就像在做一道填空题。ANSYS Workbench刚柔耦合分析流程图ANSYS 12.0版本之后，更多用户转向使用ANSYS Workbench，同时有关ANSYS Workbench软件的参考书也越来越多。本期好书推荐：《ANSYS Workbench有限元分析实例详解（静力学）》。该书以先进性、科学性、实用性、服务性为原则，在表达风格上力求通俗、简洁、直观，主要采用对比的方式详细说明Workbench静力学分析过程中的各种问题，以工程实例的演绎教会读者分析问题、查找问题和解决问题。书中不仅详细介绍了操作流程，而且还清晰阐述了“为什么要这样操作”、“相关参数为什么要如此设置”、“同类的问题该有怎样的分析思路”，使读者不仅知其然，还知其所以然。同时，本书还对同类问题进行适当扩展。针对读者容易出现的错误，通过一步步引导的方法让读者了解错误产生的原因，并提出解决方法。书中内容结合相关理论知识，从实际应用出发，文字通俗易懂，深入浅出，引领读者轻松掌握Workbench的分析方法。书中参照国外有限元分析标准，介绍了螺接、焊接等分析的各种有限元处理方法，修正了国内有限元计算过程中易出现的错误。全书共5章。第1章：说明CAE分析步骤。第2章：讲解ANSYS Workbench主界面，举例说明ACT插件的操作和目的，章节后附了有限元模型转为stl文件的C程序。第3章：讲解ANSYS Workbench建模，主要引用3个实例分别说明DM模块修复模型、SpaceClaim和Python将实体模型简化为梁模型、UG和Excel将点云数据生成实体并导入ANSYS Workbench的方法。第4章：讲解线性静力学分析，以梁单元、二维平面单元、三维壳单元、实体单元、Link单元为主线，并包含ACP模块、Fracture分析、Solid65单元及子模型等，说明各个单元分析时的注意事项、参数设置及后处理。第5章：讲解非线性静力学分析，以材料非线性、几何非线性、状态非线性为主线，总结非线性分析过程、参数对比及收敛调试方法，并包含快速组装复杂模型、橡胶流体压力加载、损伤分析、生死单元分析、内聚力模型等。该书内容丰富新颖、重点突出、讲解详尽，特别适用于的初级和中级用户，可供机械、材料、土木、能源、汽车交通、航空航天、水利水电等专业的本科生、研究生、教师、工程技术人员和CAE爱好者阅读和参考。该书购买渠道如下：来源：纵横CAE