有限元分析丨惯性载荷

Workbench中提供了四种类型惯性载荷：

Acceleration（加速度）

Standard Earth Gravity（重力加速度）

Rotational Velocity（角速度）

Rotational Acceleration （角加速度）

文本基于个人经验，简单谈一下惯性载荷应用以及注意事项。

1 加速度

进行过载冲击分析时，会使用到加速度载荷。

Workbench中可以通过向量/分量指定输入载荷，可以输入Constant（常数）、Tabular（表格）和Function（函数）形式进行输入。

Acceleration（加速度）使用时注意事项如下：

① 加速度惯性载荷，是施加在结构系统全局模型上的；

② 加速度方向与实际载荷方向相反；

③ 加速度惯性载荷分析时，一定要定义材料密度；

④ 输入加速度载荷类型为Function（函数），函数形式是与Time（时间）相关函数。

2 重力加速度

进行静力学、瞬态（刚体动力学、显示动力学）分析时，考虑自重，使用重力加速度非常方便。

Standard Earth Gravity（重力加速度）使用时注意事项如下：

① 重力加速度惯性载荷，是施加在结构系统全局模型上的；

② 重力加速度方向与实际方向相同；

③ 施加重力加速度进行分析时，一定要定义材料密度。

问题：为什么进行分析时，可以不输入重力加速度惯性载荷？

对于一般结构系统，自重对结构的应力和变形影响不大，可以不施加重力加速度惯性载荷。

在进行光机系统设计中，普通镜筒结构是没有必要对自重进行静力学分析的；

但大反射镜结构会进行考虑自重的静力学分析，只是因为反射镜结构重量大，结构的变形主要是自重带来的。

是否考虑考虑自重，需要具体问题具体分析。

3 角速度、角加速度

先写一点理论力学相关知识。

刚体定轴转动形式广泛存在于工程实际应用中，比如旋转机械、转子动力学等。

为了描述刚体转动的快慢和转向，将转角φ对时间t求一阶导数，得到刚体转动的角速度，角速度的单位为rad/s。并用字母ω表示，即：

角速度对时间t的一阶导数，称为刚体的角加速度，角加速度的大小表征角速度变化的快慢，其单位为rad/s2。用字母α表示，即

求点M的加速度。因为点做圆周运动，所以点M的加速度分为切向加速度和法向加速度两部分。

切向加速度的大小为：

即定轴转动刚体内任意一点的切向加速度（又称转动加速度）的大小，等于刚体的角加速度与该点到轴线垂直距离的乘积。

法向加速度的大小为：

即定轴转动刚体内任意一点的切向加速度（又称转动加速度）的大小，等于刚体的角加速度与该点到轴线垂直距离的乘积。

使用角速度、角加速度惯性载荷时，注意事项如下：

① 角速度、角加速度作为惯性载荷，可以施加于全局模型，也可以施加于部分结构件；

② 角速度、角加速度惯性载荷分析时，一定要定义材料密度；

③ 角速度、角加速度是绕回转轴旋转的，以在转台工作的光机结构为例，进行分析前，一定要确定回转中心。

问题：知道绕转台工作角速度、角速度，如何等效加速度？

参考截图5.42就会了呀！

参考文献：

1、帮助文档

2、理论力学

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以下文字是闲聊，可以跳过去：

最近已经动手开始写CFD了，第一篇Wall Function写了个大概，但是内容有些生硬，硬到自己都不想读第二遍…正在奋力修正中，估计这个系列明年会更新😶

家人生病，让我对生活有了一点感悟，人生路漫漫，却又猝不及防的被下了死亡通知。无论怎样，都要爱自己，所以我最近不熬夜，放下心中的执念，身体和灵魂躺平后，才看到真正的自由！

相比金钱，可能还是要追梦的～