ANSYS多剛體動力學(xué)分析

會計學(xué)1ANSYS多剛體動力學(xué)分析Introduction剛體動力分析:計算剛體組合機構(gòu)的動力學(xué)響應(yīng).可以用來考察機構(gòu)運動特性.部件之間采用運動副或者彈簧連接.第2頁/共31頁第1頁/共31頁RigidDynamics輸入和輸出是力、力矩、位移、速度和加速度.所有部件都是剛性體(nostress/strain).粘性阻尼效應(yīng)通過定義彈簧來實現(xiàn).第3頁/共31頁第2頁/共31頁RigidDynamicSetup模型都定義為三維實體。材料屬性只有密度有效.部件定義為剛性體.第4頁/共31頁第3頁/共31頁Joints剛性體的連接通過joint和彈簧來實現(xiàn)，不像揉形體通過接觸來實現(xiàn).連接方式可以是體對體（BTB）或者體對地（BTG）一個有效的模型系統(tǒng)必須包括一個接地連接。注意，彈簧不是joints不能組成接地(盡管定義為BTG).定義為“free”的部件必須通過一個BTG“general”joint定義。第5頁/共31頁第4頁/共31頁Joints每個joint都有一個參考坐標(biāo)系.每個joint所允許的運動都基于這個參考坐標(biāo)系。這個參考CS的原點和方向都可以修改.圖例指明了該joint哪個方向的自由度是自由的(colors)和哪個自由度是約束的(gray).Jointdetails中指出了哪個是參考面哪個是運動面.在BTGjoints中g(shù)round是參考面。第6頁/共31頁第5頁/共31頁JointsBTBjoints包括兩個體，一個是參考體一個是運動體。Ansys/workbench這種參考面/運動面的視圖技術(shù)使得選擇操作很方便。增加了參考面和運動面窗口每個窗口可以單獨控制和選擇。第7頁/共31頁第6頁/共31頁Joints要改變參考坐標(biāo)系方向,首先點擊jointdetails中的“coordinatesystem”.參考坐標(biāo)系即可別激活(seenextpage).第8頁/共31頁第7頁/共31頁Joints在被激活的CS中點擊需要的軸來改變它的方向。可以選擇六個方向中的任何一個。Local-ZchosenasnewdirectionLocalXaxisselectedNewCSorientation第9頁/共31頁第8頁/共31頁JointConfigurationjoint“Configure”按鈕允許手動檢查約束。彩色的坐標(biāo)方向可以采用鼠標(biāo)來移動.在手動移動joint過程中，采用“Set”按鈕可以將模型固定在新的位置.“Revert”可以將joint的設(shè)置恢復(fù)到原來的位置。采用(RMB)可以將連接體的reference/mobile體交換。第10頁/共31頁第9頁/共31頁VerifyingJointsWorksheet提供了機構(gòu)自由度檢查“JointDOFChecker”.如果總自由度數(shù)少于1可能意味著過約束。第11頁/共31頁第10頁/共31頁SpringsSprings是彈性單元，在拉伸或者壓縮后回回到原來的形狀.彈簧的初始狀態(tài)假定為它不受載的狀態(tài)。采用jointconfiguration(describedearlier)改變彈簧長度不會改變彈簧的初始狀態(tài)(nopreloading).Springs可以在體之間(BTB)或者體與地之間(BTG).Springs跟joint一樣也存在參考體和運動體.兩個體之間的相對位置決定了spring的作用方向。第12頁/共31頁第11頁/共31頁SpringsSprings可以從BTG或者BTB按鈕添加.在BTG中，參考CS用來確定地面的位置。第13頁/共31頁第12頁/共31頁Springs彈簧可以定義剛度和阻尼特性.注意,如果只想考慮阻尼，剛度可以定義為0。第14頁/共31頁第13頁/共31頁JointsandSprings如果任何一個體找不到一條“path”連接到地，那么這個剛體運動系統(tǒng)就不是有效的.SpringsareNOTjoints.一個完全自由的體需要一個BTGgeneraljoint來約束六個運動。如果系統(tǒng)中有多個子系統(tǒng)，那么每個子系統(tǒng)都要接地.第15頁/共31頁第14頁/共31頁RigidDynamicSolutionSetup在“NewAnalysis”中選擇“RigidDynamic”.“AnalysisSetting”中包含如下分析設(shè)置:NumberofstepsTimestepcontrolsOutputcontrolsSolvertolerances注意，當(dāng)載荷施加或者刪除或者載荷歷程突然中斷的時候可能需要施加額外的載荷步。第16頁/共31頁第15頁/共31頁RigidDynamicSolutionSetup剛體動力分析采用顯式時間積分而柔體分析采用了隱式積分.顯式積分沒有平衡迭代，但是需要更小的時間步長。需要的時間步長可以通過系統(tǒng)的最高頻率來衡量。由于時間步長的確定比較困難，因此推薦將自動時間步長:Initialtimestep:如果初始時間步長太大，系統(tǒng)會提示加速度過高.如果初始時間步長太小，自動時間步長會自動修正。Minimumtimestep:如果求解需要的步長小于該值，求解終止。Maximumtimestep：設(shè)置的在自動時間步長中最大的不能超過的步長，一般用來保證所關(guān)心的結(jié)果不會被求解時候跳過。第17頁/共31頁第16頁/共31頁RigidDynamicSolutionSetup只有加速度或者重力等慣性載荷被考慮，不能施加類似于柔體分析中的那樣的其他載荷和約束。Jointconditions用于施加其他的常量或者隨時間變化的表或者函數(shù)載荷。在jointcondition的detial中可以對每個joint施加jointcondition條件。第18頁/共31頁第17頁/共31頁JointConditionsJointconditions可以定義為常數(shù)，表或者函數(shù)的形勢。Tabulardata可以在Simulation或者EngineeringData中編輯。輸入的載荷數(shù)據(jù)被保存為EDapplication.第19頁/共31頁第18頁/共31頁JointConditions函數(shù)jointconditions可以在jointcondition的details中輸入。選擇“InsertNewLoadHistory”.選擇合適的載荷類型，以函數(shù)的形勢輸入。第20頁/共31頁第19頁/共31頁JointConditions在定義jointcondition時候可以包含各種數(shù)學(xué)函數(shù)和算術(shù)運算，其中時間作為獨立變量。函數(shù)可以以曲線的形勢顯示出來?？梢酝ㄟ^輸入或者選擇的方式輸入函數(shù)。第21頁/共31頁第20頁/共31頁JointConditions表格形式的jointconditions采用三次樣條曲線插值.Insomecasesitmaybenecessarytoaddadditionalstepstoresolvedifferencesbetweentheactualinputandtheinterpolatedcurve.LoadTimeTabularPointsInterpolatedCurvePotentialadditionalsteps第22頁/共31頁第21頁/共31頁JointConditions–AdditionalConsiderations改變jointcondition的位置或者角度會在內(nèi)部引起力或者加速度.改變速度會引起加速度.改變jointcondition會引起力、加速度，速度或者位移的不連續(xù)。TranslationVelocity第23頁/共31頁第22頁/共31頁JointConditions–AdditionalConsiderations不連續(xù)的力或者加速度是允許的，剛體求解器處理這些沒有問題.位移或者轉(zhuǎn)角的不連續(xù)是不合理的物理現(xiàn)象，求解時候會出現(xiàn)問題.建議轉(zhuǎn)角設(shè)置為2π或者更小，大的轉(zhuǎn)角設(shè)置為角速度和時間的關(guān)系。不建議在一個joint上連接多個構(gòu)件.第24頁/共31頁第23頁/共31頁RigidDynamicPostprocessing剛體運動分析的結(jié)果是位移，速度，加速度以及其他probe結(jié)果.Aswithotheranalysistypesresultsmaybescopedtoentireassembliesortoindividualparts,surfaces,edgesorpoints.第25頁/共31頁第24頁/共31頁RigidDynamicPostprocessingRigiddynamic分析結(jié)果可以使數(shù)據(jù)，曲線或者動畫的方式.第26頁/共31頁第25頁/共31頁RigidDynamicPostprocessing可以顯示其他條件定義的局部結(jié)果.在Details中控制.第27頁/共31頁第26頁/共31頁RigidDynamicPostprocessingProbes允許顯示geometry,jointsandsprings的其他結(jié)果。一旦定義了probe結(jié)果，在details中有相關(guān)的配置選項。第28頁/共31頁第27頁/共31頁RigidDynamicPostprocessingProbes結(jié)果可以以圖表的形式簡明地表現(xiàn)出來。SpringProbe結(jié)果:第29頁/共31頁第28頁/共31頁RigidDynamicPostprocessing將Probes應(yīng)用一些特殊的連接副中可以獲得詳細(xì)的結(jié)果信息。JointProbe:第30頁/共31頁第29頁/共31頁RigidDynamicP