ANSYS动力学分析

ANSYS静力学显式动力学1. 引言ANSYS是一款多功能的工程仿真软件，广泛应用于不同行业的产品设计、分析和优化中。

其中，静力学和显式动力学是ANSYS的两个重要模块，本文将对这两个模块进行全面、详细、完整且深入的探讨。

2. 静力学2.1 概述静力学是研究物体在静止状态下受力平衡的学科。

通过静力学分析，可以确定物体的受力情况、结构的稳定性以及构件的强度等信息。

2.2 ANSYS中的静力学分析ANSYS中的静力学分析模块可以通过建立几何模型、定义材料和边界条件来进行分析。

在分析过程中，可以考虑不同的加载情况，如静力加载和重力加载。

2.3 静力学分析的步骤静力学分析通常包括以下步骤： 1. 建立或导入模型：使用ANSYS的建模工具创建几何模型或导入现有模型。

2. 定义材料和属性：为模型定义材料特性和材料属性。

3. 定义边界条件：为模型的边界定义约束和加载条件。

4. 网格划分：将模型划分为离散的网格单元。

5. 求解分析：通过求解静力学方程，得到模型的受力状态。

6. 后处理：分析结果的可视化和数据输出。

3. 显式动力学3.1 概述显式动力学是一种研究物体在动力加载作用下的运动和响应的学科。

与静力学不同，显式动力学考虑了时间因素，可以模拟和预测物体在瞬态加载情况下的动态响应。

3.2 ANSYS中的显式动力学分析ANSYS中的显式动力学分析模块可以模拟各种动力加载条件下的物体运动和响应。

该模块可以用于模拟撞击、爆炸、碰撞、结构破坏等情况，并可以为工程师提供重要的设计参考信息。

3.3 显式动力学分析的步骤显式动力学分析通常包括以下步骤： 1. 建立或导入模型：与静力学分析相同，需要建立或导入模型。

2. 定义材料和属性：为模型定义材料特性和材料属性，以便模拟加载情况下的材料响应。

3. 定义边界条件：为模型的边界定义约束和加载条件，包括初始速度和力。

4. 网格划分：将模型划分为离散的网格单元。

5. 求解分析：通过求解显式动力学方程，得到模型在不同时间步长下的运动和响应。

ansys动力学中的支反力
支反力是指在动力学中作用在物体上的力的反作用力。

在ANSYS动力学中，支反力是指在模拟过程中物体与支撑结构之间的相互作用力。

在进行动力学分析时，物体与支撑结构之间存在相互作用。

这种相互作用会导致支撑结构对物体施加力，而物体对支撑结构也会产生反作用力。

这些力的大小和方向取决于物体的运动和支撑结构的特性。

举个例子来说，假设我们要分析一个悬挂在弹簧上的质点的运动。

当质点受到外力作用时，它会压缩或拉伸弹簧。

根据胡克定律，弹簧会对质点施加一个与质点位移成正比的力。

这个力就是支撑力，它的方向与质点的位移方向相反。

质点对弹簧也会产生一个反作用力，这个反作用力的大小和方向与支撑力相等但方向相反。

这个反作用力就是支反力，它是由物体对支撑结构施加的力。

在ANSYS动力学分析中，我们可以通过建立合适的模型和应用适当的边界条件来计算支撑结构对物体的支撑力和物体对支撑结构的支反力。

这些力的计算结果可以帮助我们了解物体与支撑结构之间的相互作用，并为工程设计和分析提供重要参考。

总结一下，ANSYS动力学中的支反力是指物体对支撑结构施加的反
作用力。

通过对支撑力和支反力的计算和分析，我们可以更好地理解物体与支撑结构之间的相互作用，并为工程设计和分析提供有益的信息。

第11章 显式动力学分析自带有学的分析方法。

★ 了解显式动力学分析。

11.1 显式动力学分析概述显式算法主要用于高速碰撞及冲压成型过程的仿真，其在这方面的应用效果已超过隐式算法。

11.1.1 显式算法与隐式算法的区别1．显式算法动态显式算法是采用动力学方程的一些差分格式（如中心差分法、线性加速度法、Newmark 法和Wilson法等），该算法不用直接求解切线刚度，也不需要进行平衡迭代，计算速度较快，当时间步长足够小时，一般不存在收敛性问题。

动态显式算法需要的内存也比隐式算法要少，同时数值计算过程可以很容易地进行并行计算，程序编制也相对简单。

显式算法要求质量矩阵为对角矩阵，而且只有在单元级计算尽可能少时，速度优势才能发挥，因而往往采用减缩积分方法，但容易激发沙漏模式，影响应力和应变的计算精度。

2．隐式算法在隐式算法中，每一增量步内都需要对静态平衡方程进行迭代求解，并且每次迭代都需要求解大型的线性方程组，这一过程需要占用相当数量的计算资源、磁盘空间和内存。

该算法中的增量步可以比较大，至少可以比显式算法大得多，但是实际运算中还要受到迭代次数及非线性程度的限制，所以需要取一个合理值。

第11章显式动力学分析在ANSYS中，显式动力学包括ANSYS Explicit STR、ANSYS AUTODYN 及ANSYSLS-DYNA 3个模块。

1．ANSYS Explicit STRANSYS Explicit STR是基于ANSYS Workbench仿真平台环境的结构高度非线性显式动力学分析软件，可以求解二维、三维结构的跌落、碰撞、材料成型等非线性动力学问题，该软件功能成熟、齐全，可用于求解涉及材料非线性、几何非线性、接触非线性的各类动力学问题。

2．ANSYS AUTODYNAUTODYN用来解决固体、流体、气体及其相互作用的高度非线性动力学问题。

AUTODYN 已完全集成在ANSYS Workbench中，可充分利用ANSYS Workbench的双向CAD接口、参数化建模以及方便实用的网格划分技术，还具有自身独特的前、后处理和分析模块。

ansys动力学分析全套讲解第一章模态分析§1.1模态分析的定义及其应用模态分析用于确定设计结构或机器部件的振动特性（固有频率和振型），即结构的固有频率和振型，它们是承受动态载荷结构设计中的重要参数。

同时，也可以作为其它动力学分析问题的起点，例如瞬态动力学分析、谐响应分析和谱分析，其中模态分析也是进行谱分析或模态叠加法谐响应分析或瞬态动力学分析所必需的前期分析过程。

ANSYS的模态分析可以对有预应力的结构进行模态分析和循环对称结构模态分析。

前者有旋转的涡轮叶片等的模态分析，后者则允许在建立一部分循环对称结构的模型来完成对整个结构的模态分析。

ANSYS产品家族中的模态分析是一个线性分析。

任何非线性特性，如塑性和接触（间隙）单元，即使定义了也将被忽略。

ANSYS提供了七种模态提取方法，它们分别是子空间法、分块Lanczos法、PowerDynamics法、缩减法、非对称法、阻尼法和QR阻尼法。

阻尼法和QR阻尼法允许在结构中存在阻尼。

后面将详细介绍模态提取方法。

§1.2模态分析中用到的命令模态分析使用所有其它分析类型相同的命令来建模和进行分析。

同样，无论进行何种类型的分析，均可从用户图形界面（GUI）上选择等效于命令的菜单选项来建模和求解问题。

后面的“模态分析实例（命令流或批处理方式）”将给出进行该实例模态分析时要输入的命令（手工或以批处理方式运行ANSYS时）。

而“模态分析实例（GUI方式）” 则给出了以从ANSYS GUI中选择菜单选项方式进行同一实例分析的步骤。

（要想了解如何使用命令和GUI选项建模，请参阅<<ANSYS建模与网格指南>>）。

<<ANSYS命令参考手册>>中有更详细的按字母顺序列出的ANSYS命令说明。

§1.3模态提取方法典型的无阻尼模态分析求解的基本方程是经典的特征值问题：其中：=刚度矩阵,=第阶模态的振型向量（特征向量）,=第阶模态的固有频率（是特征值）,=质量矩阵。

ansys 转子动力学不平衡质量ANSYS转子动力学是一种用于分析旋转机械系统中不平衡质量的工具。

不平衡质量是指在旋转机械系统中存在的质量分布不均匀的情况，它会导致系统产生不平衡力和振动。

不平衡质量在旋转机械系统中的影响是非常重要的，它会引起系统的振动、噪声和磨损，甚至会导致系统的故障和损坏。

因此，对不平衡质量进行准确的分析和评估是非常重要的。

ANSYS转子动力学可以通过以下步骤进行不平衡质量的分析：1. 建立转子模型：首先，需要根据实际情况建立旋转机械系统的几何模型。

这个模型可以包括转子、轴承、轴承座、连接件等各个组成部分。

2. 定义转子材料和属性：根据实际情况，需要定义转子的材料属性，例如弹性模量、密度等。

3. 定义转子的运动：需要定义转子的旋转速度和方向。

这个可以根据实际情况设置，例如转子的转速和转向。

4. 定义不平衡质量：需要定义转子上的不平衡质量分布。

这个可以根据实际情况设置，例如在转子上添加一定的质量块或者质量分布。

5. 进行转子动力学分析：使用ANSYS转子动力学工具进行分析。

工具会根据转子的几何模型、材料属性、运动和不平衡质量分布等信息，计算出转子的振动响应和不平衡力。

可以通过分析结果来评估不平衡质量对系统的影响。

6. 优化设计：根据分析结果，可以对转子的设计进行优化。

例如调整不平衡质量的位置和大小，以减小不平衡力和振动。

总之，ANSYS转子动力学是一种用于分析旋转机械系统中不平衡质量的工具，通过建立转子模型、定义转子的运动和不平衡质量分布等信息，可以计算出转子的振动响应和不平衡力，并进行优化设计。

瞬态分析的第一步是建立初始条件，即零时刻的情况，瞬态动力学分析要求给定两种初始条件，：初始位移和初始速度，如果没有设置，两者都将设置为0，然后，指定后续的瞬态载荷步及载荷步选项(对于每一个载荷步都要指定载荷值和时间值，同时要指定其他载荷步选项)。

最后，需要将每一个载荷步写入文件并一次性求解所有载荷步。

具体的加载与求解步骤如下：·指定分析类型选择菜单MainMenu：Solution—NewAnalysis，选择TransientDynamic(瞬态动力学分析)。

·
指定分析选项选择菜单MainMenu：Solution—AnalysisOption，设置MODOPT 为Full(瞬态动力学分析方法，共3种)。

·定义主自由度(仅Reduced方法使用)选择菜单MainMenu：Solution—MasterDOFs—Define，设置MDOF(主自由度数，必须大于节点数的2倍)。

·
施加约束选择菜单MainMenu：Solution，单击Apply按钮，选择Dis—placement，选约束作用位置，输入约束参数。

·施加载荷选择菜单MainMenu：Solution，单击Apply按钮，选择Force，选载荷作用位置，输人载荷参数。

·指定载荷步选择菜单MainMenu：Solution—Time／Frequency，设置载荷步参数。

，
求解选择菜单MainMenu：Solution—CurrentLS。

．
设定下一个载荷步并求解，重复以上步骤。

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。