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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。
基于Workbench的齿轮齿廓修形研究
刘菡华
【期刊名称】《汽车与驾驶维修:维修版》
【年(卷),期】2022()3
【摘要】本文以某一变速器倒挡直齿轮为研究对象,基于齿廓弹性变形原理,对齿轮的啮入和啮出位置进行静力学分析,得到齿轮的应力分布云图及最大的轮齿变形。
齿廓的最大修形量提取分析得到的轮齿最大变形量为依据,选择walker修形曲线,通过计算得到修形长度,从而建构出修形之后的轮齿模型。
最后用瞬态动力学模拟未修形和已修形的齿轮啮合过程,验证修形之后的齿轮接触应力曲线更平顺,啮合状态得到改善。
【总页数】4页(P42-44)
【作者】刘菡华
【作者单位】闽北职业技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TH132.41
【相关文献】
1.高速渐开线斜齿圆柱齿轮齿廓修形技术研究
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5.基于圆柱齿轮齿顶修形的弧线齿面齿轮齿面设计研究
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图1 齿轮副仿真模型图2 齿廓修形参数示意图验公式及有限元法，都可以确定轮齿的最大修形量。
有限元技术建立在弹性力学理论基础上，对具体的工况进行了分析，所得的结果是轮齿接触弯曲、剪切等各种变形的组合，能够准确反映齿轮的应力和变形状态。
本文对大小齿轮的齿顶分别修形，通过有限元提取啮入点和啮出点的变形量，与某一最大修形量经验公式进行对比，分析及过程如下。
图3a是齿轮刚啮入状态，小齿轮是主动轮，带动大齿轮运转。
“1”处为小齿轮某齿刚刚进入啮合时的状态，理想情况下是不存在变形的。
但实际啮合中，由于“2”和“3”处齿面接触弹性变形的影响，小齿轮在啮入的瞬间，大齿轮的齿顶与小齿轮的齿根位置发生少量干涉“Δ”，形成啮入时的冲击。
这个干涉量相当于大齿轮齿顶的修形量。
同理，如图3b所示，“4”处为小齿轮某齿退出啮合的瞬间，受到“1”、“2”和“3”处齿面接触弹性变形的影响。
小齿轮在2.2 齿廓修形曲线与修形长度本文选取walker修形曲线进行修形，修形曲线的方程如下。
式中 L——单双齿啮合区分界点到啮入点（或啮出点）的距离， 即为修形的长度X——啮合点的相对坐标，沿啮合线，原点在单双齿交替 点处Δ——距离为X时的修形量，Δmax为最大修形量建立修形齿轮渐开线模型（图5），用作图法求得齿轮的实际啮合线的长度B B=12.391，求得重合度ε=1.399，则修形长图3 齿轮啮合示意图图5 啮合点相对坐标计算示意图图4 变形量提取结果所以其中,αk为渐开线发生线与渐开线交点所对应的压力角。
图6 定义接触对图8 载荷设置图9 未修形的齿轮啮入、最大应力及啮出状态图10 修形后的齿轮啮入、最大应力及啮出状态图7 网格划分图11 修形前接触应力变化图图12 修形后接触应力变化图载荷和时间步的设置：在大小两个齿轮中心施加一个相对于地面的转动副，设置小齿轮为主动轮，在小齿轮上施加251.33 rad/s的转速，大齿轮上施加201.25 N•m的阻力矩（图8）。
§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。
图１ 齿轮轮廓图
主动轮几何模型 图３ 从动齿轮几何模型重复以上操作，得到从动齿轮模型，如图3所示。
采用销钉约束方式，将两个齿轮进行装配，之后将配合好的模型进行全局干涉检查。
干涉体积为0，整体装配成功，
.stp格式，而后导中。
网格划分越细，则计算精度越高，但是计算时间会随之增加。
所以，应该适当选取网格大小。
本文根据。
首先对单齿进行划分，而后
作者简介：耿雪峰（1987-），男，辽宁朝阳人，硕士研究生。
研究方向：车辆结构仿真分析与结构优化。
图４ 主动齿轮有限元模型 图５ 从动齿轮有限元模型２ 基于Ａｂａｑｕｓ的静态接触分析
2.1 接触类型与接触方式
本文中的主、从齿轮材料相同，刚度相近，故采用柔体—柔体的接触类型[8]。
在所有的接触方式中，面—面接触支持低阶和高阶单元，适用于表面复杂、具有大变形和摩擦力的接触问题，没有表面形状的限制。
而齿轮接触属于典型的非
图６ 齿轮接触面示意图
加载及约束
在大齿轮圆心建立参考点“RP-big”，在小齿轮圆心建
图７ 齿轮副应力云图图８ 从动齿轮应力云图
载荷步３结果
载荷步４结果
载荷步５结果
载荷步１结果
载荷步２结果
载荷步６结果
图９ 从动齿轮应力云图
可看出，动力学计算应力值较静态计算结果高出约为8.1%。
以上结果表明，在一般的齿轮强度分析中，动力学计算结果高于静态计算结果，但是差别不大。
因此，对齿轮的强度进行校核时，如无特殊要求，可采用静态计算结果作为齿轮强度的评。
然后我们就需要对模型添加约束和连接，主要包括有 看下面详述。
在这里首先将三角形的齿轮架给刚化， 因为整个分析中不考虑它的影响， 主要首先拿到模型可以看出这里是个行星轮结构。
考虑齿轮之间的作用。
joints 禾口 frictionl ess con tacts，添加完的效果如图。
添加过程请首先添加三个类似的运动副，都是需要Body-Ground形式。
第一个添加太阳轮的旋转副。
revolute joint 。
Body-ground。
再添加三角架的旋转副。
revolute joint 。
Body-ground。
CAEmMttric Jmm, kq, "4,気 mV, nrA) Degrees再添加内齿圈的固定副。
fixed joint 。
Body-ground 。
Filr- Fdrt Vtew UniE Toe i Hetp Q专皿砖甸tl 诡冏因・)▼ —t1臂斤胃A IB O 1® ■胡▼ 二屮毀題■软匹q ci.罠-科h 営how "i/rrticr 1!W^e+fBrw■ Edg@ "応ring 寿〒 X T J X * 1*1 HEldwn AnnetiiiciME 品切 li lu^iiLL^r»'urd 呼 备肚血 Sody * AR EudL 川5帕 h b匸 ewv&tiym :| K *Qu0mc ji] PT«|«r R jSl Gffnffle4r/± "Au 匚□nrtrtaiE 1 S«fcT*ms U 丿谢 匚汕neetm-s0# 麵 iwi b -毎-寸夸 & ^du * «-(jTDUTd Ta E 「29](±--^3 R E .•cki ■* - Gi QLjnd Tn F [±3]匹、坤 I 亠 JP and 1© A [40] 占"电 *3111 2舟Y 爷 & -FT4U 兀亍PK 审I Ccnlacb・* Fl*KJbElhlE£・ 【勒 To SL+lj. Y X1=低凶理毋・BI] web1 r-a n-Meaiii [B5] t.亘 intel Ccriil 口r-卉di 也W 用卜Srlifch 弼遵伞JcH *阴tabard 帕Pty 刁片垫 Solution LB6J…> _Ll 女Ld 即"n\ “上li* i ； 昨Ew .-ilk i 【9bConrect]«i Type Ecdy-<jrcund T i fxR JVD J utie T^^»jfidl ^Slfr' t JL {I M ITOU *TEidbrull Da 片 屯 N-mmV5uppr 疋 dItrtrwceCc>2rcfan!Ttr Syrtffr- ；^ferr-ic? Ctwrd ~^e z-y^t-r?"5-upir>g MethodGeonwtn甬KI心pe J ismli d 訓％阿0 >Aich«rigvd Behavior RigidPin bail R 強 i”初StDp5・ Qiomndl To R41| J 2Z3：17：ar^i Fl icf He p让0-|<9 亠一-lL^> ^r^iphc!& ArnotabcnsiG 2 Mes^gias Na Se-ectiDH ¥Det a -s cf "Re-vciiJte - SrcMind T e Ff«4l]'Bedy □□□□「■0£D 壬D©D 1OD.CU (imm)柑 mid '■ I r - ■ J MV. p ,< ri"i' i 1. J h- -Hl ■- II ■■ Vir^/T iii.ri -^j -In- i| H M '- T ' 订・儿 ，ir ■ ■'■-* n ； .- I - JI ；I ^4 »'■rf hiim接着添加一个Body-Body的旋转副，也就是三角板与行星轮之间的旋转连接。
revolute 。
Body-Boby。
最后就是两个齿轮之间的接触关系设置。
按照经验，在不考虑齿轮间摩擦的情况下，选择frictionless 接触类型。
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网格划分这里完全采用在之间添加了 joi nts 的基础之上，现在可以施加Joi nt load ，这里我们取太阳轮为主动轮，添加一个Rotatio nalVelocity 的 load 。
最后，个人认为也是最关键的，就是对瞬态分析的参数（时间步）进行设置。
Automatic 不详述。
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