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ansys_workbench瞬态动力分析(4)

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基于ANSYS Workbench的摇摆装置模态和瞬态分析

基于ANSYS Workbench的摇摆装置模态和瞬态分析

ｅａｃｈ ｏｒｄｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｓｗｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ｗｈｉｌｅ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｔｒａ ｎ ｓｉｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｍ￣ ｉｍｕｍ ｖａｒ ｉａｂｌｅ ｔｏｒｑｕｅ．
Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｗｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ｗｉｌｌ ｎｏｔ ｇｅｎｅｒａｔｅ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｄｕｒ ｉｎｇ ｗｏｂｂｌｅ．Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｓ
ｏ３＝￣－ｓｉｎ（斋 ￡）
（４）
对 角 位 移 函 数 求 二 阶导 数 ，可 得 角 加 速 度 函 数 ：
所 示 。 已 知 摇 摆 装 置 存 在 三 种 比较 危 险 的 工 况 ，这 三 种
一 号 （｝）ｓｉｎ＂ｉＴ— ）
（５）
工 况 下 的 摆 动 角 度 和 时 间 满 足 正 弦 关 系 。摇 摆 件 的 摆 角 为 ３。、７．５。、２２．５。，对 应 的摆 动 周 期 ｔ依 次 为 １２ Ｓ、
Ｏｔ２－．－吾 （号 ）ｓｉｎ（号 ）
（６）
２４ Ｓ－，４０ ｓ『３１。
根 据 摆 动 件 的 三 维 模 型 ，借 助 计 算 机 软 件 求 得 摆 动 轴 到 质 心 的 距 离 为 ０．８２２ ｉｎ。 由 于 摇 摆 装 置 的 运 动 为 简 谐 运 动 ，因 此 其 摆 长 Ｌ＝０．８２２ Ｉｎ，摆 动 周 期 为 ：
ｎａｖａｌ ｖｅｓｓｅｌｓ ａｎｄ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｔｈｅ ｆｕｅｌ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｏｎ ｎａｖａｌ ｖｅｓｓｅｌｓ．ＳｏｌｉｄＷ ｏｒｋｓ ｓｏｆｔｗａｒｅ
ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｅｓｔａｂｌｉｓｈ ｔｈｅ ３Ｄ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｓｗｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｔｏ ｏｂｔａｉｎ

ansys_workbench瞬态动力分析(4)分析

ansys_workbench瞬态动力分析(4)分析

积分时间步长
Training Manual
• AUTOTS对于全瞬态分析缺省是打开的. 对于缩 减法和模态叠加法，是不可用的. • AUTOTS 会减小ITS (直到 Dtmin) 在下列情况:
– – – – – – 在响应频率处，小于20个点 求解发散 求解需要大量的平衡迭代（收敛很慢） 塑性应变在一个时间步内累积超过15% 蠕变率超过0.1 如果接触状态要发生变化 ( 决大多数接触单元可由 KEYOPT(7) 控制)
缩减/完整结构矩阵
Training Manual
• 求解时既可用缩减结构矩阵，也可用完整结构矩阵； • 缩减矩阵：
– 用于快速求解； – 不允许非线性因素存在 – 根据主自由度写出[K]、[C]和[M]等矩阵，主自由度是完全自由度 的子集； – 缩减的 [K] 是精确的，但缩减的 [C] 和 [M] 是近似的。
Training Manual
DYNAMICS 11.0
• 求解方法
– 完整矩阵方法为缺省方法。允许下列非 线性选项：
• 大变形 • 应力硬化 • Newton-Raphson 解法
• 集中质量矩阵
– 主要用于细长梁和薄壁壳或波的传播
• 方程求解器
– 由程序自行选择
分析选项
• 求解选项 • 选择大位移瞬态分析 或小变形瞬态分析 .
DYNAMICS 11.0
• 完整矩阵：
– 不进行自由度缩减，采用完整的[K]、[C]和[M]矩阵； – 下面的讨论都是基于此种方法。
积分时间步长
Training Manual
• 积分时间步长（亦称为ITS 或 Dt ）是时间积 分法中的一个重要概念
– ITS = 两个时刻点间的时间增量 Dt ； – 积分时间步长决定求解的精确度，因而其数值应仔 细选取。 – 对于缩减矩阵法与模态叠加法瞬态分析ANSYS 只 允许ITS常值. – 完全法瞬态分析， ANSYS 可以自动调整时间步大 小在用户指定的范围内

ANSYS瞬态动力学分析步骤

ANSYS瞬态动力学分析步骤

ANSYS模态分析步骤第1步：载入模型Plot>V olumes，输入/units，SI（即统一单位M/Kg/S）。

若为组件，则进行布尔运算：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Glue(或Add)>V olumes第2步：指定分析标题/工作名/工作路径，并设置分析范畴1 设置标题等Utility Menu>File>Change Title/ Change Jobname/ Change Directory2 设置分析范畴Main Menu>Preference，单击Structure，OK第3步：定义单元类型Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete，→Element Types对话框，单击Add→Library of Element Types对话框，选择Structural Solid，再右滚动栏选择Brick 20node 95，然后单击OK，单击Element Types对话框中的Close按钮就完成这项设置了。

第4步：指定材料性能Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models→Define Material Model Behavior，右侧Structural>Linear>Elastic>Isotropic，指定弹性模量EX、泊松系数PRXY；Structural>Density指定密度。

第5步：划分网格Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool，出现MeshTool对话框，一般采用只能划分网格，点击SmartSize，下面可选择网格的相对大小，保留其他选项，单击Mesh出现Mesh V olumes对话框，其他保持不变单击Pick All，完成网格划分。

ansysworkbench瞬态动力学实例

ansysworkbench瞬态动力学实例

在本文中，我将为您撰写一篇关于ANSYS Workbench瞬态动力学实例的文章。

我们将深入探讨ANSYS Workbench在瞬态动力学仿真方面的应用，从简单到复杂、由浅入深地讨论其原理和实践操作，并共享个人观点和理解。

第一部分：介绍ANSYS Workbench瞬态动力学仿真ANSYS Workbench是一种用于工程仿真的全面评台，包含了结构、流体、热传递、多物理场等多种仿真工具。

瞬态动力学仿真是ANSYS Workbench的重要应用之一，它能够模拟在时间和空间上随机变化的动力学过程，并对结构在外部力作用下的动力响应进行分析。

在瞬态动力学仿真中，ANSYS Workbench可以模拟诸如碰撞、冲击、振动等动态载荷下的结构响应，用于评估零部件的耐久性、振动特性、动态稳定性等重要工程问题。

通过对这些现象的模拟和分析，工程师可以更好地了解结构在实际工况下的性能，进而进行有效的设计优化和改进。

第二部分：实例分析为了更直观地展示ANSYS Workbench瞬态动力学仿真的应用，我们以汽车碰撞仿真为例进行分析。

假设我们需要评估汽车前部结构在碰撞事故中的动态响应，我们可以通过ANSYS Workbench建立汽车前部结构的有限元模型，并对其进行碰撞载荷下的瞬态动力学仿真。

我们需要构建汽车前部结构的有限元模型，包括车身、前保险杠、引擎盖等部件，并设定材料属性、连接方式等。

接下来，我们可以在仿真中引入具体的碰撞载荷，如40km/h车速下的正面碰撞载荷，并进行瞬态动力学仿真分析。

通过仿真结果，我们可以获取汽车前部结构在碰撞中的应力、应变分布，以及变形情况，从而评估其在碰撞事故中的性能表现。

第三部分：个人观点与总结通过以上实例分析，我们可以看到ANSYS Workbench瞬态动力学仿真在工程实践中的重要应用价值。

瞬态动力学仿真不仅能够帮助工程师分析结构在动态载荷下的响应，还可以为设计优化、安全评估等工程问题提供重要参考。

ANSYS workbench联合dyna显示动力学分析

ANSYS workbench联合dyna显示动力学分析

ANSYS workbench联合dyna显示动力学分析说明:本文例子无太多工程意义，旨在说明操作步骤，供学习交流之用，如能起到抛砖引玉的作用，实乃荣幸～1.打开workbench选中如图所示模块2. 进入Engineering data 设置材料参数3. 返回1界面，双击进入model (1)设置材料参数(2)suppress 多余的body4.part 及接触设置5.网格设置及划分6.载荷及边界设置7. 求解设置，求解并保存8.找到K文件，如图所示的文件夹K文件保存在目录(文件名)_files\dp0\SYS\MECH下，如图所示:9.调用ansys-lsdyna求解K文件设置10.通过LS-prepost打开d3plot文件，进行后处理。

如下图:PET/CT示踪剂18F-FDG(氟代脱氧葡萄糖) 氟代脱氧葡萄糖葡萄糖，通常简称为18F-FDG或FDG。

FDG最常用于正电子发射断层扫描(PET)类的医学成像设备:FDG分子之中的氟选用的是属于正电子发射型放射性同位素的氟-18(fluorine-18，F-18，18F，18氟)，从而成为18F-FDG(氟-[18F]脱氧葡糖)。

在向病人(患者，病患)体内注射FDG之后，PET扫描仪可以构建出反映FDG 体内分布情况的图像。

接着，核医学医师或放射医师对这些图像加以评估，从而作出关于各种医学健康状况的诊断。

历史二十世纪70年代，美国布鲁克海文国家实验室(Brookhaven National Laboratory)的Tatsuo Ido首先完成了18F-FDG的合成。

1976年8月，宾夕法尼亚大学的Abass Alavi首次将这种化合物施用于两名正常的人类志愿者。

其采用普通核素扫描仪(非PET扫描仪)所获得的脑部图像，表明了FDG在脑部的浓聚(参见下文所示的历史参考文献)。

作用机理与代谢命运作为一种葡萄糖类似物，FDG将为葡萄糖高利用率细胞(high-glucose-using cells)所摄取，如脑、肾脏以及癌细胞。

（完整版）ansys动力学瞬态分析详解

（完整版）ansys动力学瞬态分析详解

（完整版）ansys动⼒学瞬态分析详解§3.1瞬态动⼒学分析的定义瞬态动⼒学分析（亦称时间历程分析）是⽤于确定承受任意的随时间变化载荷结构的动⼒学响应的⼀种⽅法。

可以⽤瞬态动⼒学分析确定结构在稳态载荷、瞬态载荷和简谐载荷的随意组合作⽤下的随时间变化的位移、应变、应⼒及⼒。

载荷和时间的相关性使得惯性⼒和阻尼作⽤⽐较重要。

如果惯性⼒和阻尼作⽤不重要，就可以⽤静⼒学分析代替瞬态分析。

瞬态动⼒学的基本运动⽅程是：其中：[M] =质量矩阵[C] =阻尼矩阵[K] =刚度矩阵{}=节点加速度向量{}=节点速度向量{u} =节点位移向量在任意给定的时间，这些⽅程可看作是⼀系列考虑了惯性⼒（[M]{}）和阻尼⼒（[C]{}）的静⼒学平衡⽅程。

ANSYS程序使⽤Newmark时间积分⽅法在离散的时间点上求解这些⽅程。

两个连续时间点间的时间增量称为积分时间步长（integration time step）。

§3.2学习瞬态动⼒学的预备⼯作瞬态动⼒学分析⽐静⼒学分析更复杂，因为按“⼯程”时间计算，瞬态动⼒学分析通常要占⽤更多的计算机资源和更多的⼈⼒。

可以先做⼀些预备⼯作以理解问题的物理意义，从⽽节省⼤量资源。

例如，可以做以下预备⼯作：1.⾸先分析⼀个较简单模型。

创建梁、质量体和弹簧组成的模型，以最⼩的代价深⼊的理解动⼒学认识，简单模型更有利于全⾯了解所有的动⼒学响应所需要的。

2.如果分析包括⾮线性特性，建议⾸先利⽤静⼒学分析掌握⾮线性特性对结构响应的影响规律。

在某些场合，动⼒学分析中是没必要包括⾮线性特性的。

3.掌握结构动⼒学特性。

通过做模态分析计算结构的固有频率和振型，了解这些模态被激活时结构的响应状态。

同时，固有频率对计算正确的积分时间步长⼗分有⽤。

4.对于⾮线性问题，考虑将模型的线性部分⼦结构化以降低分析代价。

<<⾼级技术分指南>>中将讲述⼦结构。

§3.3三种求解⽅法瞬态动⼒学分析可采⽤三种⽅法：完全（Full）法、缩减（Reduced）法及模态叠加法。

ANSYS workbench 多体动力学分析功能说明

ANSYS workbench 多体动力学分析功能说明
ANSYS Workbench 刚柔混合－－多体 动力学分析
刚体动力学分析模块（ANSYS Rigid Dynamics）
ANSYS Rigid Dynamics是ANSYS 产品的一个附加模块，它集成于ANSYS Workbench环境下（继承了 Workbench与各种CAD软件之间的良好接口能力，如双向参数链接和互动等），在ANSYS 所具有的柔性 体动力学（瞬态动力学）分析功能的基础上，基于全新的模型处理方法和求解算法（显式积分技术），专 用于模拟由运动副和弹簧连接起来的刚性组件的动力学响应。其功能简述如下：
自动探测运动副 利用自动探测运动副功能来建立零件之间的连接关系。 根据自动探测的结果，可以快速修改运动副的连接关系。 完整的运动副类型和弹簧
利用完整的运动副类型（固定、转动、柱面滑动和转动、平动、滑槽、万向连接、球铰、平 面运动、自定义等） 和弹簧来建立零件之间的连接，提供精确的定位方法保证零件间的定位。 提供体对体(BTB)和体对地(BTG)等连接方法。 与Flexible Dynamics直接耦合 可以和ANSYS 模块的Flexible Dynamics功能在Workbench中实现无缝集成，一次求解同时 得到结构运动结果和强度/变形结果等，并支持柔性体的各种非线性特性（如接触、大变形、 材料非线性等）。 用户可自反作用力以及柔体的变形和应力。真正意义上实现了刚柔动力学分析的直接耦合。 Rigid Dynamics独特的前后处理 Windows操作风格 目录树管理模型数据库 支持两个零件连接面（运动关系）的清晰显示 快速高质量的动画显示效果 支持多窗口画面分割显示 自动生成计算报告
© 2008 PERA Global
ANSYS Workbench 刚柔混合－－多体 动力学分析

workbench瞬态动力分析

workbench瞬态动力分析

Dx IT20 L 波长方向的长度 c 弹性波速 E 杨氏模量 E

质量密度
非线性响应
• 非线性响应
–全瞬态分析可包括任何非线性类型. – 更小的 ITS 通常有助于平衡迭代收敛. – 塑性、蠕变及摩擦等非线性本质上是非保守的，需 要精确地遵循载荷加载历程.小的 ITS 通常有助于精 确跟踪载荷历程. – 小的ITS可跟踪接触状态的变化.
– 模态叠加法 – 直接积分法
• 运动方程可以直接对时间按步积分。在每个时间点（time = 0, Dt , 2Dt, 3Dt,….) ，需求解一组联立的静态平衡方程 （F=ma）；
– 需假定位移、速度和加速度是如何随时间而变化的， (积分方案选择) – 有多种不同的积分方案，如中心差分法，平均加速度 法, Houbolt, WilsonQ, Newmark 等.
积分时间步长
• 如何选择 ITS? • 推荐打开自动时间步长选项 (AUTOTS), 并设置 初始时间步长Dtinitial和最小时间步长Dtmin 、最 大时间步长Dtmax. ANSYS 会利用自动时间步长 功能来自动决定最佳时间步长Dt. • 例如: 如果AUTOTS 是打开的， 并且Dtinitial= 1 sec, Dtmin= 0.01 sec, and Dtmax= 10 sec; 那 ANSYS 起始采用 ITS= 1 sec ，并依据结构的响 应允许其在0.01 和 10 之间变动.
缩减/完整结构矩阵
• 求解时既可用缩减结构矩阵，也可用完整结构矩阵； • 缩减矩阵：
– 用于快速求解； – 不允许非线性因素存在 – 根据主自由度写出[K]、[C]和[M]等矩阵，主自由度是完全自由度 的子集； – 缩减的 [K] 是精确的，但缩减的 [C] 和 [M] 是近似的。

ANSYS workbench齿轮啮合瞬态动力学分析

ANSYS workbench齿轮啮合瞬态动力学分析

ANSYS workbench齿轮啮合瞬态动力学分析齿轮传动是机械系统传动方式中应用最为广泛的一种，今天给介绍一下如何利用workbench实现齿轮啮合的瞬态动力学分析。

有限元分析流程分为3大步、3小步，如下图所示。

今天将以这种方式介绍使用workbench实现齿轮啮合的分析流程。

图1 有限元分析流程一、前处理1.1 几何模型的构建本文几何模型在SolidWorks中创建，并导入workbench中，如图所示图2 齿轮对几何模型1.2 材料定义材料选用结构钢：密度：7850kg/m3，杨氏模量：2.1e11Pa，泊松比：0.31.3 有限元模型的构建有限元模型的构建包括材料赋予、网格划分以及连接关系的构建1.3.1 材料赋予双击瞬态动力学分析流程中的Model，进入Mechanical界面，单击项目树Geometry 下的两个零件，左下角细节框中，Material处指派steel材料1.3.2 网格划分为便于分析及收敛，对网格进行一个简单的控制：首先在左侧项目树Mesh处插入一个method，选中两个齿轮，划分方法为MultiZone；然后插入两个Size，对几个参与啮合的齿面进行尺寸控制，得到了如图所示的网格模型。

图3 网格模型1.3.3 连接关系的构建连接关系包括两部分：接触和运动副，运动副可以实现齿轮的转动，接触可以实现齿轮的传力。

由于workbench会自动创建向邻近位置之间的接触，但默认接触为绑定接触，不符合实际情况，故直接删除，后续手动创建相应接触。

首先在左侧项目树Connections下插入一个Frictional contact，接触面选择其中一个齿轮参与接触的几个齿面，目标面选择另一个齿轮参与接触的几个齿面。

摩擦系数为0.15，Normal Stiffness为1，Update Stiffness为Each iteration，Time Step Controls为Automatic Bisection。

WORKBENCH中的动力学分析简介

WORKBENCH中的动力学分析简介

…求解结果
• 对应于Frequency Finder 分支得ANSYS 命令如下:
– 假如Frequency Finder 分支被选上, 对应于ANTYPE,MODAL 命令 – 定义模态得阶数使用 nmodes 命令, 定义“搜索频率”得最小和最大范围使
用MODOPT,,nmodes,freqb,freqe 命令得freqb 和 freqe,振型被放大通过 MXPAND 命令、 为了节省磁盘空间和计算时间,单元求解选项不能打开,除 非需要得到应力或者应变结果、
影响。 – FE Modeler 用来把Nastran得网格转化到ANSYS中使用。
WORKBENCH中得动力学分析
… ANSYS WORKBENCH概述
Design Simulation ANSYS Workbench
DesignXplorer
DesignModeler
FE Modeler
WORKBENCH中得动力学分析
– 边界条件对于模态分析来说,就是很重要得。因为她们能影响部件得振型和固 有频率、 因此需要仔细考虑模型就是如何被约束得、
– 压缩约束就是非线性得,因此在此分析中将不能被使用、 • 如果存在得话, 压缩约束通常会表现出与无摩擦约束相似、
ANSYS License DesignSpace Entra DesignSpace Professional Structural Mechanical/Multiphysics
们会转化为绑定或者无间隙接触方式来替代并产生作用、
– 假如有间隙存在, 非线性得接触行为将就是自由无约束得(也就就是说, 好像 就是没有接触一样)、 绑定得和无间隙得接触将取决于pinball 区域得大小、
• pinball 区域由缺省值自动产生

ANSYSWorkbench在结构瞬态动力学分析中的应用_巨文涛

ANSYSWorkbench在结构瞬态动力学分析中的应用_巨文涛

mark 方法。 （ 13 ） 和（ 15 ） 得 由式（ 5 ） ， M］+ α1 ［ C］ + （ 1 － α f） ［ K］ ｝ ｛ un + 1 ｝ = （ 1 － ｛ α0［ a a int （ α0 ｛ u n ｝ + α2 α f ） ｛ F n + 1 ｝ + α f ｛ F n ｝ － α f ｛ F n ｝ + ［M ］ ｛ u n ｝ + α3 ｛ u n ｝ ） + ［ C］ （ α1 ｛ u n ｝ + α4 ｛ u n ｝ + α5 ｛ u n ｝ ） （ 16 ） 其中 1 － αm （ 1 － αf ） δ 1 － αm 1 － αm ， ， α2 = α3 = α0 = α1 = 2 ， 2α αΔt αΔt αΔt （ 1 － αf ） δ δ － 1， － 1 ） Δt － 1， α5 = （ 1 － α f ） （ α4 = 2α α HHT 是通过两个 由式（ 2． 13 ） 和（ 2． 16 ） 可以看出， 连续步长的线性组合来实现瞬态动力学平衡方程的。 另外在给定幅值衰减因子 γ 时， 其余四个参数为 1 1 2 αf = 0 ， α = （ 1 + γ） ， δ = + γ， αm = － γ 4 2 1 1 1 －γ 1 － 3γ 2 ， αm = αf = 或 α = （ 1 + γ） ， δ = + γ， 2 2 4 2 ［7 ］ 3 算例 某一回转钢结构构件 （ 如图 1 ） 以回转副和机架连 接， 并绕机架纯转动， 构件 （ 刚体或柔体 ） 长 100mm， 截 面为 10mm × 5mm， 初始角度为 30° ， 构件分别以角速度 6． 28rad / s 和角加速度 5rad / s2 绕机架转动。

ANSYS workbench稳态及瞬态热分析

ANSYS workbench稳态及瞬态热分析

b. 网格控制：在Details of “Mesh ” 中单击sizing，size function选择 Proximity and Curvature（临近 以及曲率）选项
c. 选中Mesh，单击鼠标右键
→Generate Mesh
c
1
稳态热分析实例
划分网格 e. 对于曲面模型使用Proximity and Curvature（临近以及曲率）网格控制会
k导热系数（W/(m·℃)），q二次导数为热流密度（W/m^2）
1
热分析简介
基本的传热方式：热传导、热对流、热辐射、相变 2. 热对流（Convection） 对流是指温度不同的各个部分流体之间发生相对运动所引起的热量传递方 式。 热对流满足牛顿冷却方程：
q" h(Ts Tb)
q"为热流密度； h为物质的对流传热系数 ； TS是固体的表面温度； Tb为周围流体温度。
（续）
1
流程简介ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
材料属性
1
流程简介
装配体与接触
•对于复杂的装配体模型，如果零件初始不接触将不会互相传热
•如果初始有接触就会发生传热
•对于不同的接触类型，将会决定接触面以及目标面之间是否会发生热量传递。 可以利用pinball调整模型可能出现的 间隙，如下表所示：
接触类型
•节点位于Pinball 内：
Mechanical。选中模型树 Geometry 下模型1 2. 在Detail of “1”中，展开Material选 项，单击Assignment后三角 3. 在下拉菜单中选择Copper Alloy
1
稳态热分析实例
划分网格 a. 首先使用程序自动划分网格，查

随时间和空间变化的Ansys Workbench分析实例

随时间和空间变化的Ansys Workbench分析实例

随时间和空间变化的Ansys Workbench分析实例例如对一个长为1米，截面是50mm*50mm的梁，施加一个随时间和轴线坐标X变化的载荷其变化规律是这里的x是从左端点开始的杆件上各点的X坐标而t是时间。

因此这是一个瞬态动力学问题。

要求在此载荷规律作用下梁的变形。

下面是用ANSYS WORKBENCH计算该问题的过程。

（1）打开ANSYS WORKBENCH14.5。

（2）创建瞬态动力学项目示意图。

（3）创建几何模型。

双击geometry,打开DM,在其中创建一个长1米，截面是50mm*50mm的长方体。

其细节视图的设置是然后退出DS.（4）创建局部坐标系。

双击Model，进入到mechanical中，并把长度单位切换成米，角度单位切换成radian.然后添加一个局部坐标系，把该坐标系的坐标原点定位在长方体的上表面的左边一个顶点上。

该坐标系用于对后面施加的载荷提供坐标系，以确定方程中的X是从哪里开始定义的。

（5）划分网格。

设置单元尺寸为25mm,划分网格如下（6）设置载荷步。

对于分析设置进行如下定义即计算1秒，而只有1个载荷步，该载荷步被均分为10个载荷子步。

（7）固定左端面。

选择左边的端面进行固定。

（8）施加随时间和空间变化的分布载荷。

选择上表面，施加分布载荷。

在其细节视图的magnitude中首先选择function.说明要用函数进行定义然后在magnitude中输入表达式如下注意到此时的坐标系统切换成了上面定义的坐标系。

此时主窗口中显示如下图同时在图形窗口显示了在1秒时候的载荷曲线可见，此时的载荷曲线是抛物线。

（9）仿真并查看结果计算，然后查看位移的结果如下图。

ansys_workbench瞬态动力分析(4)

ansys_workbench瞬态动力分析(4)
• 以静载荷步开始
Training Manual
– 当只需在模型的一部分上施加初始条件时，例如，用 强加的位移将悬臂梁的自由端从平衡位置“拨”开时， 这种方法是有用的； – 用于需要施加非零初始加速度时。
DYNAMICS 11.0
• 使用IC 命令
– Solution > Apply > Initial Condit’n > Define + – 当需在整个物体上施加非零初始位移或速度时IC 命令 法是有用的。
DYNAMICS 11.0
运动方程
• 基本运动方程
C u K u F t M u
Training Manual
DYNAMICS 11.0
• 这是动力学最通常的方程形式，载荷 可以是任意随时间变化的. • 按照求解方法， ANSYS 允许在瞬态动 力分析中包括各种类型的非线性 —— 大变形、接触、塑性等等.
Training Manual
DYNAMICS 11.0
Dx ITS 3c
Dx 单元尺寸 L / 20 L 波长方向的长度 c 弹性波速 E 杨氏模量 E

质量密度
非线性响应
• 非线性响应
Training Manual
DYNAMICS 11.0
–全瞬态分析可包括任何非线性类型. – 更小的 ITS 通常有助于平衡迭代收敛. – 塑性、蠕变及摩擦等非线性本质上是非保守的，需 要精确地遵循载荷加载历程.小的 ITS 通常有助于精 确跟踪载荷历程. – 小的ITS可跟踪接触状态的变化.
b = 2/w
式中 为阻尼比，w 为主要响应频率 （rad/sec）。
典型命令: ALPHAD，… BETAD，…

ansys workbench 瞬态动力学 模态叠加法

ansys workbench 瞬态动力学 模态叠加法

ansys workbench 瞬态动力学模态叠
加法
模态叠加法是通过对模态分析得到的振型乘上因子并求和来计算结构的响应，是ANSYS/Professional程序中唯一可用的瞬态动力学分析法。

其优点为：对于许多问题，它比缩减法或完全法更快、开销更小；只要模态分析不采用PowerDynamics方法，通过LVSCALE 命令将模态分析中施加的单元载荷引入到瞬态分析中；允许考虑模态阻尼（阻尼比作为振型号的函数）。

模态叠加法的缺点为：整个瞬态分析过程中时间步长必须保持恒定，不允许采用自动时间步长；唯一允许的非线性是简单的点点接触（间隙条件）；不能施加强制位移（非零）位移。

在进行瞬态动力学分析时，需要根据具体问题选择合适的方法。

如果有需要，可以咨询专业的工程师或查阅相关文献资料来获取更详细的信息。

ANSYS Workbench 17·0有限元分析：第10章-瞬态动力学分析

ANSYS Workbench 17·0有限元分析：第10章-瞬态动力学分析

第10章 瞬态动力学分析
瞬态动力学分析（亦称时间历程分析）是用于确定承受任意随时间变化的载荷的结构动力学响应的一种方法。

利用瞬态动力学分析可以确定结构在静载荷、瞬态载荷和简谐载荷的随意组合下随时间变化产生的位移、应变、应力及力。

★ 了解瞬态动力学分析。

10.1 瞬态动力学分析概述
瞬态动力学分析（Transient Structural Analysis）给出的是结构关于时间载荷的响应，它不同于刚体动力学分析，在Workbench中瞬态动力学的模型可以是刚体，也可以是柔性体，而对于柔性体可以考虑材料的非线性特征，由此可得出柔性体的应力和应变值。

在进行瞬态动力学分析时，需要注意：
当惯性力和阻尼可以忽略时，采用线性或非线性的静态结构分析来代替瞬态动力学分析。

当载荷为正弦形式时，响应是线性的，采用谐响应分析更为有效。

当几何模型简化为刚体且主要关心的是系统的动能时，采用刚体动力学分析更为有效。

除上述三种情况外，其余情况均可采用瞬态动力学分析，但其所需的计算资源较其他方法要大。

10.2 瞬态动力学分析流程
在ANSYS Workbench左侧工具箱中Analysis
Systems下的Transient Structural上按住鼠标左键拖动到
项目管理区的A6栏，即可创建瞬态动力学分析项目，
如图10-1所示。

当进入Mechanical后，单击选中分析树中的
Analysis Settings即可进行分析参数的设置，如图10-2
图10-1 创建瞬态动力学分析项目。

ansys动力学瞬态动力分析

ansys动力学瞬态动力分析
型旳非线性- 大变形、接触、塑性等等。
6
瞬态分析- 术语和概念
求解措施
求解运动方程
直接积分法
模态叠加法
隐式积分
显式积分
完整矩阵法 缩减矩阵法
完整矩阵法 缩减矩阵法
7
瞬态分析 – 术语和概念
求解措施 （接上页）
运动方程旳两种求解法： • 模态叠加法（在第六章中讨论） • 直接积分法：
– 运动方程能够直接对时间按步积分。在每个时间点， 需求解一组联立旳静态平衡方程（F=ma）；
33
瞬态分析环节
要求边界条件和初始条件（接上页）
实例 - 高尔夫球棒端头旳初速度
• 假定只对高尔夫球棒端头建模，而且整个端头运动 ，这时有初始条件v00。 同步又假定 u0 = a0 = 0；
• 在这种情况下使用IC 命令法是以便旳 1 选择球棒上旳全部节点； 2 用 IC 命令施加初始速度或； – 选择 Solution > Apply > Initial Condit’n > Define + – 选用全部节点 – 选择方向并输入速度值 3 激活全部节点； 4 要求终止时间，施加其他载荷条件（假如存在 旳话），然后求解。
c elastic wave speed E
E Young's modulus
mass density
14
瞬态分析
第三节：环节
• 在此节中只讨论完整矩阵 • 五个主要环节：
– 建模 – 选择分析类型和选项 – 要求边界条件和初始条件 – 施加时间历程载荷并求解 – 查看成果
15
瞬态分析环节
31
瞬态分析环节
要求边界条件和初始条件（接上页）
• 载荷步2： – 打开瞬态效应； – 删除强加位移； – 指定终止时间，连续进行瞬态分析。

ANSYS Workbench有限元分析实例详解(动力学)

ANSYS Workbench有限元分析实例详解(动力学)
03
5.6瞬态分 析之复合材 料
04
5.7转子动 力学之瞬态 分析
06
5.9总结
05
5.Байду номын сангаас声场之 瞬态分析
5.3.1准静态法之移动载荷瞬态分析 5.3.2瞬态法之移动载荷分析
5.4.1全刚性体（柔性体）零件全Joint连接的多体动力学 5.4.2刚柔性体零件全Joint连接的多体动力学 5.4.3刚柔性体零件Joint和Contact连接的多体动力学
5.5.1跌落冲击分析 5.5.2三辊弯曲成型分析 5.5.3接触磨损分析
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精彩摘录
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1.1动力学基本解 析
1.3低版本程序打 开高版本文件的过
程
2.1模态分析之计算 原理
2.2普通模态及自由 模态分析
2.3线性摄动模态分 析
2.4模态分析之拓扑 优化
1
2.5含阻尼的 模态分析
2
2.6模态之子 结构分析
3
2.7转子动力 学之模态分析
4
2.8声场模态 分析
5
2.9总结
2.2.1模态分析之固有频率研究 2.2.2模态分析之振型研究 2.2.3模态分析之线性叠加
2.3.1线性摄动模态分析之应力刚化和旋转软化 2.3.2非线性模态分析
2.4.1模态分析之拓扑优化基本实例 2.4.2齿轮减重拓扑优化设计基本实例
2.5.1复模态分析基本实例 2.5.2非对称复模态分析基本实例
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– 当不确定时，就选择 大变形瞬态分析
指定载荷步结束时间
自动时间步长 (discussed next)
Training Manual
DYNAMICS 11.0
指定初始、最大、最小时间步长 Dt.
输出控制 controls (discussed next)
分析选项
• 自动时间步长
– – – –
Training Manual
Training Manual
DYNAMICS 11.0
Dx ITS 3c
Dx 单元尺寸 L / 20 L 波长方向的长度 c 弹性波速 E 杨氏模量 E

质量密度
非线性响应
• 非线性响应
Training Manual
DYNAMICS 11.0
–全瞬态分析可包括任何非线性类型. – 更小的 ITS 通常有助于平衡迭代收敛. – 塑性、蠕变及摩擦等非线性本质上是非保守的，需 要精确地遵循载荷加载历程.小的 ITS 通常有助于精 确跟踪载荷历程. – 小的ITS可跟踪接触状态的变化.
Training Manual
DYNAMICS 11.0
• 求解方法
– 完整矩阵方法为缺省方法。允许下列非 线性选项：
• 大变形 • 应力硬化 • Newton-Raphson 解法
• 集中质量矩阵
– 主要用于细长梁和薄壁壳或波的传播
• 方程求解器
– 由程序自行选择
分析选项
• 求解选项 • 选择大位移瞬态分析 或小变形瞬态分析 .
瞬态动力分析的工程应用
• 瞬态动力分析可以应用在以下设计中：
Training Manual
– 承受各种冲击载荷的结构，如：汽车中的门和缓冲器、 建筑框架以及悬挂系统等； – 承受各种随时间变化载荷的结构，如：桥梁、地面移 动装置以及其它机器部件； – 承受撞击和颠簸的家庭和办公设备，如：移动电话、 笔记本电脑和真空吸尘器等。
b = 2/w
式中 为阻尼比，w 为主要响应频率 （rad/sec）。
典型命令: ALPHAD，… BETAD，…
分析选项
• 求解器选择
– 缺省ANSYS选择稀疏求解器 – 对于大自由度问题 (>100000 dofs) 使用PCG法
Training Manual
DYNAMICS 11.0
初始条件
积分时间步长
Training Manual
• AUTOTS对于全瞬态分析缺省是打开的. 对于缩 减法和模态叠加法，是不可用的. • AUTOTS 会减小ITS (直到 Dtmin) 在下列情况:
– – – – – – 在响应频率处，小于20个点 求解发散 求解需要大量的平衡迭代（收敛很慢） 塑性应变在一个时间步内累积超过15% 蠕变率超过0.1 如果接触状态要发生变化 ( 决大多数接触单元可由 KEYOPT(7) 控制)
Training Manual
DYNAMICS 11.0
1 ITS 30 f c 1 fc 2 k m
f c 接触频率 k 间隙刚度 m 有效质量
波传播
• 波传播
– 由冲击引起。在细长结构中 更为显著（如下落时以一端 着地的细棒） – 需要很小的ITS ，并且在波 传播方向需要精细的网格 – 显式积分法（在ANSYSLS/DYNA采用）可能对此更 为适用
Training Manual
第四章 瞬态动力分析
瞬态动力分析总论
• 定义：
– 确定结构在任意随时间变化载荷作用下系统瞬 态响应特性的技术。
Training Manual
DYNAMICS 11.0
• 输入数据：
– 最一般形式是载荷为时间的任意函数；
• 输出数据：
– 随时间变化的位移和其它的导出量，如：应力 和应变。
缩减/完整结构矩阵
Training Manual
• 求解时既可用缩减结构矩阵，也可用完整结构矩阵； • 缩减矩阵：
– 用于快速求解； – 不允许非线性因素存在 – 根据主自由度写出[K]、[C]和[M]等矩阵，主自由度是完全自由度 的子集； – 缩减的 [K] 是精确的，但缩减的 [C] 和 [M] 是近似的。
DYNAMICS 11.0
运动方程
• 基本运动方程
C u K u F t M u
Training Manual
DYNAMICS 11.0
• 这是动力学最通常的方程形式，载荷 可以是任意随时间变化的. • 按照求解方法， ANSYS 允许在瞬态动 力分析中包括各种类型的非线性 —— 大变形、接触、塑性等等.
求解方法
求解运动方程
Training Manual
DYNAMICS 11.0
直接积分法
模态叠加法
隐式积分
显式积分
完整矩阵法
缩减矩阵法
完整矩阵法
缩减矩阵法
求解方法
• 两种求解运动学方程方法:
– 模态叠加法（会单独讨论） – 直接积分法
Training Manual
• 运动方程可以直接对时间按步积分。在每个时间点（time = 0, Dt , 2Dt, 3Dt,„.) ，需求解一组联立的静态平衡方程 （F=ma）；
DYNAMICS 11.0
分析选项
• 输出控制
Training Manual
DYNAMICS 11.0
–用来控制写到结果文件的内容. –使用命令 OUTRES 或选择 Solution > Sol’n Control.. > Basic –通常的选项用来将每个子步的结果写到结果文件中去.
• 可光滑绘制结果与时间的关系曲线. • 可能造成结果文件庞大.
积分时间步长
Training Manual
DYNAMICS 11.0
• 如何选择 ITS? • 推荐打开自动时间步长选项 (AUTOTS), 并设置 初始时间步长Dtinitial和最小时间步长Dtmin 、最 大时间步长Dtmax. ANSYS 会利用自动时间步长 功能来自动决定最佳时间步长Dt. • 例如: 如果AUTOTS 是打开的， 并且Dtinitial= 1 sec, Dtmin= 0.01 sec, and Dtmax= 10 sec; 那 ANSYS 起始采用 ITS= 1 sec ，并依据结构的响 应允许其在0.01 和 10 之间变动.
在瞬态分析过程中，可自动计算正确的时间步长. 推荐激活该选项同时指定最大与最小积分步长. 如果有非线性因素，选择 “Program Chosen”选项 注意: 在ANSYS 中，总体求解器控制开关 [SOLCONTROL]的缺省状态为开， 建议保留这一状态， 更为重要的是，不要在载荷步之间打开或关闭此开关
分析选项
• 瞬态效应 on/off
– 用来设置初始条件
Training Manual源自DYNAMICS 11.0
• 阶跃或渐进载荷
• 指定阻尼 • 使用缺省积分参数值
分析选项
• 阻尼
Training Manual
DYNAMICS 11.0
– α和b阻尼均可用； – 在大多数情况下，忽略α阻尼（粘性阻尼），仅指定b 阻尼（由滞后造成的阻尼）：
• 不同的a 和d 造成积分方案的变化 (隐式 / 显式 / 平均加速度 ). • Newmark 是隐式积分方案. • ANSYS/LS-DYNA 利用显式积分方案.
求解方法
• 时间积分方案 HHT 方法 :
Training Manual
DYNAMICS 11.0
Newmark 方法是求解 t n+1时刻的运动 方程
HHT 方法 –求解中间时间点的运动 方程然后外推到 t n+1. (Note: 缺省HHT方法 am = 0 )
求解方法
Training Manual
DYNAMICS 11.0
• 时间积分方案 - 时间积分参数, γ, a, d, af, am, 通过 求解控制选项输入
– TRNOPT, FULL ,,, ,, NMK|HHT ! 缺省 Newmark – [TINTP,GAMMA,ALPHA,DELTA,THETA ,,, ,,, ALPHAF,ALPHAM]
• 以静载荷步开始
Training Manual
– 当只需在模型的一部分上施加初始条件时，例如，用 强加的位移将悬臂梁的自由端从平衡位置“拨”开时， 这种方法是有用的； – 用于需要施加非零初始加速度时。
DYNAMICS 11.0
• 使用IC 命令
– Solution > Apply > Initial Condit’n > Define + – 当需在整个物体上施加非零初始位移或速度时IC 命令 法是有用的。
• 初始条件
– 时间t = 0时的条件：u0 ，v0，a0 – 它们的缺省值为， u0 = v0 = a0 = 0 – 可能要求非零初始条件的实例：
• 飞机着陆 (v00) • 高尔夫球棒击球 (v00) • 物体跌落试验 (a00)
Training Manual
DYNAMICS 11.0
施加初始条件的两种方法
DYNAMICS 11.0
分析过程
• 讨论完全法瞬态分析过程. • 五个主要步骤:
– – – – – 建立模型 选择分析类型和选项 指定边界条件和初始条件 施加载荷历程并求解 查看结果
Training Manual
DYNAMICS 11.0
模型： 所有的非线性因素可允许注意要求密度！
分析选项
– – – – 进入求解阶段，并选择瞬态分析. 选择完全法 求解选项 阻尼
DYNAMICS 11.0
• 完整矩阵：
– 不进行自由度缩减，采用完整的[K]、[C]和[M]矩阵； – 下面的讨论都是基于此种方法。