Workbench心得——行星齿轮瞬态动力学讲解

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。

行星齿轮原理的详细图文介绍含超详细的公式推导图1. 行星齿轮原理图。

一、系统的结构和转动如图1所示，系统中有三个齿轮：最内层的太阳轮（半径r）、最外层的齿圈（半径R）、连接内外层的行星轮（半径为自r自=(R−r)/2）。

太阳轮和齿圈只会自转，行星轮既自转又绕太阳轮公转，公转半径为中r中=(R+r)/2。

整个系统的结构完全由r和R这两个参数决定。

为方便记忆，我们根据齿轮的位置，把太阳轮称为内轮，齿圈称为外轮，行星轮称为中轮。

三个齿轮一共有4种转动，每种转动由一个参数来描述，共4个参数（参见图1）:（1）内轮的自转，由角速度ω描述；（2）外轮的自转，由角速度Ω描述；（3）中轮围绕自身的质心自转，由角速度自ω自描述；（4）中轮的质心围绕太阳轮的质心公转，由角速度中ω中描述。

【备注】所有的角速度都以逆时针为正方向：正值代表逆时针转，负值代表顺时针转。

然而，上述4个参数并不完全独立，因为中轮跟内、外轮都有接触。

中轮质心的线速度为中中ω中r中，而中轮的自转导致接触点A相对中轮质心的线速度为自自−ω自r自，因此中轮在接触点A处的线速度为中中自自ω中r中−ω自r自，它必须等于内轮在接触点A处的线速度ωr（否则在接触点会打滑）；类似的，在接触点B，中轮的线速度中中自自ω中r中+ω自r自必须等于外轮的线速度ΩR（否则在接触点会打滑）。

于是我们得到两个约束条件：中中自自，中中自自，ωr=ω中r中−ω自r自，ΩR=ω中r中+ω自r自，它导致整个系统的4种运动（中自ω,Ω,ω中,ω自）中，只有两种是独立的，我们可以任意选择两个参数做为独立参数。

比较方便的选择是以ω,Ω为独立参数，它俩一旦确定，则中自ω中,ω自也就确定了（亦即中轮的转动完全由内、外轮的转动决定）:中中自自ω中=ΩR+ωr2r中=ΩR+ωrR+r,ω自=ΩR−ωr2r自=ΩR−ωrR−r,图2. 行星齿轮如图2所示，实际的行星齿轮系统，包含许多个中轮共同绕着内轮公转，同时每个中轮也会绕各身的质心自转。

workbench软件个⼈学习总结workbench软件个⼈学习总结接触区分workbench中的各种接触主要是从两个⽅⾯来区分，⼀个是是否允许法相分离，⼀个是是否允许切向位移。

注意不同软件对接触中各个⾯的叫法不唯⼀，⽬标⾯对应于主⾯，接触⾯对应从⾯（接触⾯⽹格⼩刚度⼩易变性）remote force与force区别remote force类似于abaqus中的耦合约束也就是我们所说的运动耦合（不可变形）与分布耦合（可变性），并且可以设置耦合区域的⾏为（变形或者不变形）。

此外我们应该注意workbench中刚体施加⼒或者位移载荷时使⽤remote force与remote displacement。

接触中adjust to touch与add offset. Offset = 0的区别Adjust to Touch: 如果有间隙，则消除间隙，如果没有，保持初始状态；Add offset, Offset=0: 保持初始状态，⽽不论有⽆间隙。

offect为正值，两个接触⾯靠近，offset为负值两个接触⾯远离。

两⾯如果有间隙在后处理中⼀样有间隙，只是处理时按照offset 的值将接触⾯做适当偏离。

接触中的pinball regionpinball region是接触的⼀个搜索范围，在此区域内的所有⾯都会被定义为可能发⽣接触的地⽅。

对于线性接触（绑定、不分离）⼀般不能指定pinball region，因为在pinball region区域内所有的⾯默认为接触。

当我们不能分辨加载载荷以后，接触的区域是我们⼀般使⽤pinnball region。

workbench过盈接触建模的时候不考虑过盈量，过盈量的设置通过workbench接触下⾯interface treatment 来处理，⼀般通过offect来设置。

时间积分效应所谓的时间积分效应，是指在完全法瞬态分析中与时间相关的⼀些因素，主要包括以下两个⽅⾯。