1、外部载荷
程序支持标准重力加速度、自定义加速度、远程力、远程位移、约束方程(Constraint Equation)以及运动副载荷(joint load)。
1)约束方程(Constraint Equation)
约束方程用于定义两个或多个刚体之间的相对运动或行为限制。它通过数学形式表达刚体之间的约束关系,确保某些特定的运动模式得到满足。典型的约束方程用于,同步两个或多个刚体的运动,如同步轮;强制两个刚体之间满足一定的数学关系,如啮合的齿轮;等等。约束方程可以表示为一个线性方程,通常是如下形式,其中,a1,a2,⋯ ,an是常数系数,用于定义各个刚体自由度之间的关系。x1,x2,⋯ ,xn 是刚体的运动自由度,可以是位移、转角、速度或加速度等。C是一个常数,定义了约束方程的结果。单击左侧Constraint Equation,右键添加需要约束的自由度。2)运动副载荷(joint load)
旋转副可以添加角度、角速度、角加速度和扭矩负载。
b、移动副
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Analysis Settings(分析设置)是控制分析精度、时间步长、求解器参数等的关键部分。详细地设置好这些参数,可以保证动力学仿真的准确性和效率。
一般不是很容易确定系统的频率范围,因此建议使用自动时间步进算法,即打开Auto Time Stepping。自动时间步长算法由Initial Time Step、Minimum Time Step和Maximum Time Step控制,详见瞬态结构分析相关设置。
时间积分算法是刚体动力学求解器特有的设置项。包括,
a、Program Controlled(默认设置)程序根据当前模型选择最合适的方法。如果模型仅包含刚体,则使用Runge-Kutta 4;如果模型包含柔性体(Condensed Parts),则会自动选择Implicit Stabilized Generalized Alpha。)
c、Implicit Generalized Alpha(基于Generalized Alpha法的隐式时间积分)
d、MJ Time Stepping(Moreau-Jean时间步进积分)e、Implicit Stabilized Generalized Alpha(基于 Stabilized Generalized-α 方法的隐式时间积分)Correction Type和Assembly Type选项均包括Program Controlled(程序控制,默认)、Pure Kinematic(纯运动学)或With Inertia Matrix(带惯性矩阵)。一般按推荐的默认设置即可。
3)Nonlinear Controls
非线性控制允许修改求解控制,通常不需要更改,保持默认值。选项内容与时间积分算法相关,Runge-Kutta 4算法只有Energy Accuracy Tolerance选项。a、Energy Accuracy Tolerance(能量精度容差)
自动时间步长算法测量时间积分方案的最高阶项中包含的势能和动能部分,并计算能量与先前时间步长中能量变化的比率。将比率与Energy Accuracy Tolerance进行比较,Workbench将自动调整时间步长。当选择隐式时间积分并启用自动时间步长时,可以关闭能量精度容差。此后时间步长由Newton-Raphson收敛所需的迭代次数确定。b、Force Residual Relative Tolerance(力残差相对容差)
此选项控制Newton-Raphson中用于力残差收敛的阈值。默认值为1.e-7。较小的值将导致较小的残差,但需要更多的迭代次数。c、Constraint Equation Residual Relative Tolerance(约束方程残差相对容差)
此选项控制Newtom-Raphson中用于检查约束方程冲突收敛的阈值。默认值为 1.e-8。参考资料:ANSYS HELP-Rigid Dynamics Analysis.