《ANSYS11.0多刚体动力学分析》.ppt

ANSYS Workbench多刚体动力学分析 Introduction 刚体动力分析: 计算刚体组合机构的动力学响应. 可以用来考察机构运动特性. 部件之间采用运动副或者弹簧连接. Rigid Dynamics 输入和输出是力、力矩、位移、速度和加速度. 所有部件都是刚性体(no stress/strain). 粘性阻尼效应通过定义弹簧来实现. Rigid Dynamic Setup 模型都定义为三维实体。 材料属性只有密度有效. 部件定义为刚性体. Joints 刚性体的连接通过joint和弹簧来实现，不像揉形体通过接触来实现. 连接方式可以是体对体（BTB）或者体对地（BTG） 一个有效的模型系统必须包括一个接地连接。 注意，弹簧不是 joints 不能组成接地 (尽管定义为BTG). 定义为“free”的部件必须通过一个BTG “general” joint定义。 Joints 每个joint都有一个参考坐标系.每个joint所允许的运动都基于这个参考坐标系。 这个参考CS的原点和方向都可以修改. 图例指明了该joint哪个方向的自由度是自由的(colors) 和哪个自由度是约束的(gray). Joint details中指出了哪个是参考面哪个是运动面. 在BTG joints中ground 是参考面。 Joints BTB joints包括两个体，一个是参考体一个是运动体。 Ansys/workbench这种参考面/运动面的视图技术使得选择操作很方便。 增加了参考面和运动面窗口 每个窗口可以单独控制和选择。 Joints 要改变参考坐标系方向, 首先点击joint details中的 “coordinate system”. 参考坐标系即可别激活 (see next page). Joints 在被激活的CS 中点击需要的轴来改变它的方向。 可以选择六个方向中的任何一个。 Joint Configuration joint “Configure” 按钮允许手动检查约束。 彩色的坐标方向可以采用鼠标来移动. 在手动移动joint过程中，采用 “Set” 按钮可以将模型固定在新的位置. “Revert” 可以将joint的设置恢复到原来的位置。 采用 (RMB) 可以将连接体的 reference/mobile体交换。 Verifying Joints Worksheet 提供了机构自由度检查 “Joint DOF Checker”. 如果总自由度数少于1可能意味着过约束。 Springs Springs是弹性单元，在拉伸或者压缩后回回到原来的形状. 弹簧的初始状态假定为它不受载的状态。 采用joint configuration (described earlier)改变弹簧长度不会改变弹簧的初始状态 (no preloading). Springs可以在体之间(BTB)或者体与地之间(BTG). Springs跟joint一样也存在参考体和运动体. 两个体之间的相对位置决定了 spring的作用方向。 Springs Springs 可以从 BTG或者BTB按钮添加. 在BTG 中，参考CS用来确定地面的位置。 Springs 弹簧可以定义刚度和阻尼特性. 注意,如果只想考虑阻尼， 刚度可以定义为0。 Joints and Springs 如果任何一个体找不到一条“path”连接到地，那么这个刚体运动系统就不是有效的. Springs are NOT joints. 一个完全自由的体需要一个BTG general joint 来约束六个运动。 如果系统中有多个子系统，那么每个子系统都要接地. Rigid Dynamic Solution Setup 在“New Analysis”中选择“Rigid Dynamic”. “Analysis Setting” 中包含如下分析设置: Number of steps Time step controls Output controls Solver tolerances 注意，当载荷施加或者删除或者载荷历程突然中断的时候可能需要施加额外的载荷步。 Rigid Dynamic Solution Setup 刚体动力分析采用显式时间积分而柔体分析采用了隐式积分. 显式积分没有平衡迭代，但是需要更小的时间步长。 需要的时间步长可以通过系统的最高频率来衡量。 由于时间步长的确定比较困难，因此推荐将自动时间步长: Initial time step: 如果初始时间步长太大，系统会提示加速度过高. 如果初始时间步长太小，自动时间步长会自动修正。 Minimum time step: 如果求解需要的步长小于该值，求解终止。 Maximum time step：设置