刚体动力学分析相关设置(一)

文摘   2024-10-01 08:15   安徽  

在ANSYS Workbench中进行刚体动力学分析时,主要用于模拟刚体之间的相互作用以及外部载荷对其产生的运动和影响。与结构分析不同,刚体动力学不考虑结构的变形,而主要研究刚体的运动特性,即不会产生应力和应变结果,只有力、力矩、位移、速度和加速度。

Workbench左侧工具箱中,将刚体动力学Rigid Dynamics)模板拖动到项目原理图中,或者直接双击。

1、材料参数

密度是刚体使用的唯一材质属性。密度接近或等于零,无法使用 Ansys Rigid Dynamics求解器进行求解。

2、部件行为

刚度行为可以是刚性的,也可以是柔性的,还可以定义点质量。如果零件是柔性体,则必须将其包含在一个condensed part(简缩零件)中。

3、定义连接

适用于刚体动力学的连接主要有运动副(Joint)、接触(Contact)和弹簧(Spring)。

1)Joints

刚体动力学分析提供了多种类型的运动副,包括固定、旋转、柱面、移动、螺纹副等。

常用运动副见下表。

运动副的设置,主要涉及Definition(定义)、Reference(参考)、Mobile(移动)以及Stops(停止)。

a、Definition(定义)

连接类型,分体-体以及体-地两种。当定义为体-体时,需要定义Reference和Mobile属性。当指定为体-地时,程序会假定连接的参考元素是大地(机架)。设置项会随着运动副类型的不同有所差异,无特殊需要,按默认设置即可。

b、Reference(参考)
连接方式可指定为Remote Attachment(远程连接,默认选项)或Direct Attachment(直接连接)。Remote Attachment使用用户定义的或系统生成的Remote Point作为范围界定机制。如果几何体范围是单个面或多个面、单个边或多个边或多个顶点,则必须设置为Remote Attachment。Direct Attachment直接将范围限定为模型上柔性体的单个顶点或节点(使用单独选择的节点或基于节点的命名选择)。如果限定为实体,则不允许直接连接,因为没有旋转自由度。


c、Mobile(移动)

Initial Position(初始位置)属性仅适用于远程连接。它包含Unchanged和Override两个选项



UnchangedReferenceMobile使用相同的坐标系,而Override选项会导致Coordinate System属性显示在 Mobile 类别中,并采用默认设置Mobile Coordinate System


d、Stops(停止)

Stop和Lock是可选约束,可用于限制大多数类型运动副相对于自由度 (DOF) 的自由运动。对于适用的运动副类型,可以定义自由度必须保持在该范围内的最小和最大范围。Stop是真实接触的有效抽象,可简化几何计算。对于Stops(停止),当联接(joint)达到相对运动的极限时,将发生冲击。Lock与Stop相同,不同之处在于当Lock达到指定的自由度限制时,将固定在原位。



2)Contacts

详见接触-Bonded接触-Frictionless接触-No Separation等。

3)Springs

弹簧主要涉及Definition(定义)、Scope(参考)、Reference(参考)、Mobile(移动)等。


a、Definition(定义)

定义弹簧类型,拉压弹簧、拉簧、压簧。另外还必须定义弹簧刚度,阻尼可选。


b、Scope(参考)

主要两种类型,体-体、体-地。


c、Reference(参考)

指定弹簧一端的原点,若是体-地类型,即为弹簧固定端(地端)。


d、Mobile(移动)

指定弹簧另一端的原点,若是体-地类型,即为弹簧运动端。


刚体动力学分析流程所述模型,在滑块一侧添加弹簧。


参考资料:ANSYS HELP-Rigid Dynamics Analysis.




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