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ANSYS Workbench刚体动力学分析流程

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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

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