CAE仿真工程师的10个崩溃瞬间

在实际工程问题中，刚形体与柔性体同时存在，其中柔性体很容易发生疲劳破坏，其变形也会影响机械系统精度。因此，如果完全将系统作为刚体进行分析，很多情况下并不合理，这就需要考虑结构的变形效果，分析柔性体的结构力学响应，即进行刚-柔耦合分析。Fig. 1 ANSYS Workbench刚-柔耦合分析项目流程图ANSYS Workbench的刚-柔耦合分析项目流程主要分为两步：首先进行刚体动力学分析，然后进行柔性体力学分析。其中，刚体动力学分析已在前期文章(ANSYS Workbench刚体动力学分析流程)详细介绍，本文主要介绍柔性体力学分析步骤，如下所述。Step 1：导出载荷刚体动力学分析后，需要导出运动载荷，用于柔性体力学仿真。右击模型树分析结果中的总位移Total Deformation，选择Export Motion Loads，将运动载荷保存到指定的文件夹中，文件格式为txt。Fig. 2 导出载荷Step 2：新建流程右击项目流程中的Rigid Dynamics，选择Duplicate，获得一个新的Rigid Dynamics模块，右击该Rigid Dynamics模块，选择Replace With，选择静力学StaticStructural或动力学Transient Structural。Step 3：修改属性双击Model，进入Mechanical界面，展开模型树中的Geometry，拟制不进行力学分析的零件，并将需要进行力学分析的零件柔性化，设置其刚度属性Stiffness Behavior为柔性Flexible。Fig. 3 属性修改界面Step 4：网格划分对柔性体零件进行网格划分。点击模型树中的Mesh，选择柔性体网格划分方法，设置网格单元尺寸。右击Mesh，选择Generate Mesh，生成模型网格。Fig. 4 网格划分Step 5：导入载荷删除之前的所有载荷，右击Static Structural，选择Insert，插入Motion Loads，选择刚体动力学分析后导出的txt格式载荷文件。Fig. 5 导入载荷Step 6：分析设置点击模型树中的Analysis Settings，在下方面板合理设置子步数，打开惯性释放Inertia Relief，关闭大变形Large Deflection。如果存在刚体 位移，打开弱弹簧Weak Springs。Fig. 6 分析设置界面Step 7：求解后处理右击模型树中的Solution，选择Insert，添加Equivalent Stress等。再次右击Solution，选择Solve，得到模型应力云图，查看柔性体应力分布情况。ANSYS Workbench刚-柔耦合仿真非常方便，包括接触的设置、转动副的设置等都非常方便。如果计算不收敛时，主要通过调试网格质量、接触算法、载荷施加的方式等。此外，多体接触模型一定要进行干涉检查。来源：纵横CAE