ANSYS重点详解.doc

Ansys有限元建模及分析 1.三维模型的导入 首先在ansys中导入parasolid三维模型，如下图所示： 图1 导入parasolid三维模型 2.线框模式的转换 在导入之后，三维模型是线框模式，若想显示为实体模式可以进行如下操作： 点击中，选择后的，选择切换显示模式。 图2线框模式切换 在plotctrl里面选择style中的solid model...选项，在进入后选择第一项，如下图即可： 图3 3.选择单元类型及单元的属性设置 1.单元类型设置，如图所示：（路径如上图） 图4 图5 图6 弹簧的杨氏模量、泊松比、密度的设定如上。在曲轴的网格划分中，我们需要定义实体单元以及做刚性面的梁单元。四面体实体单元的划分相对容易，而中间六面体单元在导出之后可能会出现若干问题，而弹簧相当一部分的部分为不规则形状，采用二次的高阶单元相对合理，故实体单元采用95号实体单元，梁单元采用4号三维塑性梁单元。 4. 杨氏模量及泊松比的设定 图7 图8 参数设置如上所示 梁单元需要设置实常数以及界面的形状及大小，均分别如下设置，保证在adams仿真中实体模型在中心受力的情况下上下面产生较为均匀的位移。因为是三维梁单元，截面面积也需要设置。 图9 梁单元实常数设置 图10 截面转动矩等设置 图11 截面形状、参数设置及路径 5.网格的划分及刚性梁的建立 图12 网格划分的路径及划分网格的方法 在默认情况下选择mesh，等待网格划分完成，如下图所示： 图13 6.模态分析 在solution里面选择类型，选择第二项模态分析，如图所示： 图14 选择分析选项，模态选择20阶，扩展模态选择20阶，如图所示： 图15 选择解算。点击确定后等待计算完成，路径及界面如图所示： 图16 在计算完成后我们可以查看每个模态曲轴的振型。在自由状态下前六阶的模态是无效的，故我们从第七阶模态开始查看曲轴的振型。在如下图所示的界面中，可以查看第若干阶模态的振型及频率： 图17 点击read后在如下界面中选择查看模态振型，如图： 图18 图19第七阶模态 第七阶模态如上图所示。同理我们可以查看第八、九阶的模态及振型。如上下图所示 图20第八阶模态 图21第九阶模态 7.静力学分析 在受力最大的情况下，可以查看曲轴的变形情况。 图22 在solution里面选择分析类型的第一项，静态。 在定义载荷项里面的应用选择结构，可以定义边界条件。曲轴在中间部位受力，受力最大时为36000N，在上下端固定。 图23 在轴的下端和上端分别建立位移限制，如图所示。然后在曲轴的中点位置的节点施加36000N的力（此力的大小，根据样条拟合的最大值来确定），如图所示： 图24 在完成之后选择模态分析中的解算，如下图所示： 图25 结算完成后可以看到曲轴的变形，如下图： 图26 图27 可以看到在最大力为36000N时，曲轴的最大位移为0.903毫米。可见在较大的受力状态下，曲轴的变形量较为微小，对系统的整体动力学特性影响不大。故在adams仿真中，将曲轴视为刚体是能够较为真实的模拟实际的运动情况的。 8.刚柔混合联合仿真 在ansys中划分完网格的模型，通过模态中性文件输出到adams。 图28 通过选择边界上的点，输出成模态中性文件。下图中，选项卡的第二项为模态阶数，第三项为是否输出包括应力及应变，第四项为文件路径及名字，如图所示： 图29 然后打开adams，在之前做好的刚性模型上添加柔性体。选择导入柔性体，如图所示： 图30 选择柔性体，导入。在导入后模型的装配位置不会发生变化。以原来的刚性曲轴作为虚构件，设置虚构件的惯性矩和质量为0，这样便不参与运算，但是在微量变形的运动副可以不另行添加或者改变。如图所示: 图31 在轴的两端添加固定副，因为在两端柔性体的应变很小，因此在此设定固定副，如下图所示： 图32 而曲轴与连杆之间的运动副需要重新定义，因为在此受力，曲轴会因为力的作用发生形变，如图所示： 图33 在选择仿真后，可以得到柔性体与连杆之间运动副的受力情况，与刚体之间的受力对比可以如下图: 图34 刚体状况下铰链的受力 图35 柔性体状况下铰链的受力 可见整体上没有什么太大变化，用柔性体曲轴代替刚性体对整体动力学特性影响不大。