MT301-302结构柔性模块(ANSYS)
基于ANSYS和MATLAB的结构优化设计_马东辉[1]
![基于ANSYS和MATLAB的结构优化设计_马东辉[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/e4b3411df18583d049645994.png)
当20 < x 2 < 30 时，优化模型为一般线性规划 问题，采用MATLAB R2010b优化工具箱中linprog 函数进行求解。求解的MATLAB程序如下： >> f=[6000;1800]； >> a=[-10650,0;20000,-53250]； >> b=[-40000;-2400000]； >> aeq=[ ]； >> beq=[ ]； >> ib=[0;20]； >> ub=[20;30]； >> [x,y]=linprog(f,a,b,aeq,beq,ib,ub) 求 得 的 最 优 解 为 ： x1 = 3.7415mm ， x 2 = 46.4748mm ， 对 应 的 最 小 体 积 为 ： f = 1.0610 × 10 5 mm 3 。 由 于 x 2 > 30 ， 与 假 设 相 矛 盾，故该最优解不成立。 当 30 < x 2 < 80 时 ， 优化模型为非线性规划问 题，采用MATLAB R2010b优化工具箱中fmincon 函数进行求解。求解的过程如下：
（北京林业大学 工学院，北京 100083） 摘 要：提出了一种分部优化的设计方法。利用ANSYS进行结构静力分析；根据结构的受力状况建立 优化设计的数学模型；采用MATLAB优化工具箱对模型进行求解；最后通过ANSYS进行校 核。建立了三维实体结构优化设计的一般化数学模型，并用该方法对一简单实体结构进行了 优化设计，验证了方法的可行性。该方法不仅操作简单、直观，而且可以快速得出精确的优 化结果，值得推广。 关键词：优化设计；分部优化；ANSYS；MATLAB 中图分类号：TH16 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2013)10(上)-0106-03 Doi：10.3969/j.issn.1009-0134.2013.10(上).31
比较全、有深度的Ansys网站总结
由于ANSYS资源太少，并且网上也缺乏系统的归纳，我在此简单归纳以下，当然有很多的不足之处，望大家理解！资料网站：http 资料：国内：中国仿真互动/ 有ANSYS资料下载，DOC文本，ppt文件（1）：中国有限元联盟/ 有ANSYS资料下载，DOC文本，ppt文件（2）：ANSYS基地/ 有ANSYS资料下载，DOC文本，ppt文件（4）：CAESKY/CAE/有一些ANSYS文章可以下载（５）:工程师之家/有二次开发，资源宝典，命令流，以及ANSYS帮助等下载（６）：化工设备CAD网/sbcad/有一些相关链接（７）：中国ANSYS网站有二次开发资料习题下载（８）：星星点灯http: 2.115.64.130/~liusj/也有一些资料（９）：http: 2.109.129.8/softasp/softasp/chaxun4.asp下载ANSYS和ANSYS DesignSpace 的最新版本（6.1）也许你对ANSYS DesignSpace 并不了解，看看简介吧：通过DesignSpace，设计工程师可以在产品设计阶段对3D CAD中生成的模型（包括零件和装配件）进行应力变形分析、热及热应力耦合分析、振动分析和形状优化，同时可对不同的工况进行对比分析。
ANSYS/DesignSpace拥有智能化的非线性求解专家系统，可自动设定求解控制，得到收敛解；用户不需具备非线性有限元知识即可完成过去只有专家才能完成的接触分析。
至于它的作用一定令你满意.(注册文件是rar格式的其中包括注册方法,和license.dat文件)国外：（１）；（特别推荐）面有很多实例，命令流，资料等很多有用的东东！并且链接速度很快！是迄今我发现的全世界最好的ansys资料网站之一（２）：/~lawrence/ansys/ansys_examples.htm提供一些ANSYS实例（３）：University of Alberta - ANSYS Tutorialshttp://www.mece.ualberta.ca/tutorials/ansys/index.html（４）：国外的就不一一列举了：看看 上的有用连接目录，估计就足够了ftp类：（以下ftp类摘自长河落日的大作，谢谢他的辛苦工作）***********一、Ansys入门手册中文入门手册,ppt格式，同原版“入门手册”，各站用名不同，也有叫ansys培训教程的，有叫ansys中文教程等，但是一个茜茜，可从下列地方下载：1 Ansystrain.zip (19.9M) ftp: 2.112.108.5/2 Ansys Traing.zip(20.2M) ftp: 2.118.237.78/pub/e-book/ansys/nsys55培训教材/3 Ansys-manual.rar(17M) ftp: 2.112.71.76/incoming二、AnsysGuide.zip(15M)英文指导手册，htm格式，ansys5.5版1 ftp: 2.118.237.78/pub/e-book/ansys/nsys55培训教材/2 ftp: 2.112.108.5/三、Ansys_Theory英文，ansys5.7版1 Ansys_theory.rar(12.4M) ftp:// 202.112.108.5/2 pdf 文件(82.2M) ftp: 1.69.207.150/upload/doc_ansysftp:9.226.47.3/pub/book/mathematics/ansys理论手册四、Ansysbook中文的一些word 文档,同基地的茜茜。
masta 结构柔性ANSYS
商业机密MASTA 结构柔性模块培训手册(ANSYS接口)SMT传动技术有限公司版本MASTA 5.0版目录第一部分MASTA结构柔性模块基本操作第一章MASTA结构柔性模块及其操作 (5)1.1MASTA结构柔性模块概述 (5)1.2 MASTA与CAD和FE相互关系及结构柔性模块操作步骤 (6)1.3建立MASTA及CAD模型 (7)1.4 利用有限元软件得到MASTA所需文件 (8)1.5壳体的导入 (8)1.6 异型轴的导入 (17)1.7验证MASTA分析结果的准确性 (21)1.8MASTA系统变形分析结果及其对比 (27)1.9为有限元软件提供准确的边界条件 (35)第二章壳体的刚度矩阵和节点信息提取 (37)2.1导入壳体的几何模型 (37)2.2网格划分 (38)2.3设定壳体接地边界条件 (43)2.4设定凝聚节点 (44)2.5运行子结构分析提取刚度矩阵和节点位置信息 (48)第三章异形轴的刚度矩阵和节点信息提取 (53)3.1导入异形轴的几何模型 (53)3.2网格划分 (53)3.3边界条件 (55)3.4设定凝聚节点 (56)3.5运行子结构分析提取刚度矩阵和节点位置信息 (64)第二部分MASTA结构柔性模块应用实例第一章复杂壳体的结构柔性模块操作 (67)1.1建立MASTA模型 (67)1.2建立壳体的CAD模型 (67)1.3运行有限元软件，提取刚度矩阵和节点位置信息 (67)1.4MASTA结构柔性模块操作 (68)1.5验证MASTA分析结果的准确性 (74)1.6运行有限元软件对壳体进行进一步分析 (75)1.7壳体对内部传动部件的影响 (76)1.8复杂壳体的刚度矩阵和节点信息提取 (79)第二章行星架的结构柔性模块操作 (89)2.1建立MASTA模型 (89)2.2建立行星架的CAD模型 (89)2.3运行有限元分析软件，提取凝聚刚度矩阵及节点位置信息 (89)2.4MASTA结构柔性模块操作 (90)2.5验证MASTA分析结果的准确性 (91)2.6行星架的刚度矩阵和节点信息提取 (92)第三章差速器壳的结构柔性模块操作 (105)3.1建立MASTA模型 (105)3.2建立差速器壳的CAD模型 (105)3.3运行有限元分析软件，提取凝聚刚度矩阵及节点位置信息 (105)3.4MASTA结构柔性模块操作 (106)3.5MASTA计算结果的读取 (107)3.6验证MASTA分析结果的准确性 (109)3.7差速器壳的刚度矩阵和节点信息提取 (110)第一部分MASTA结构柔性模块基本操作本部分主要内容：本部分共分三章：第一章首先详细介绍MASTA软件的结构柔性模块及其重要作用，然后通过简单的壳体和异型轴的实例对MASTA结构柔性模块进行系统学习，达到读者熟练使用MASTA结构柔性模块的目的；第二、三章分别为壳体和异型轴在有限元软件中提取凝聚刚度矩阵和节点位置信息文件的详细操作过程。
ANSYS基本模块介绍
ANSYS简介开放、灵活的仿真软件，为产品设计的每一阶段提供解决方案通用仿真电磁分析流体力学行业化分析模型建造设计分析多目标优化客户化结构分析解决方案结构非线性强大分析模块Mechanical显式瞬态动力分析工具LS-DYNA新一代动力学分析系统AI NASTRAN电磁场分析解决方案流体动力学分析行业化分析工具设计人员快捷分析工具仿真模型建造系统多目标快速优化工具CAE客户化及协同分析环境开发平台ANSYS StructureANSYS Structure 是ANSYS产品家族中的结构分析模块，她秉承了ANSYS家族产品的整体优势，更专注于结构分析技术的深入开发。
除了提供常规结构分析功能外，强劲稳健的非线性、独具特色的梁单元、高效可靠的并行求解、充满现代气息的前后处理是她的四大特色。
ANSYS Structure产品功能非线性分析·几何非线性·材料非线性·接触非线性·单元非线性动力学分析·模态分析- 自然模态- 预应力模态- 阻尼复模态- 循环模态·瞬态分析- 非线性全瞬态- 线性模态叠加法·响应谱分析- 单点谱- 模态- 谐相应- 单点谱- 多点谱·谐响应分析·随机振动叠层复合材料·非线性叠层壳单元·高阶叠层实体单元·特征- 初应力- 层间剪应力- 温度相关的材料属性- 应力梯度跟踪- 中面偏置·图形化- 图形化定义材料截面- 3D方式察看板壳结果- 逐层查看纤维排布- 逐层查看分析结果·Tsai-Wu失效准则求解器·迭代求解器- 预条件共轭梯度(PCG)- 雅可比共轭梯度(JCG)- 非完全共轭梯度(ICCG)自然模态·直接求解器- 稀疏矩阵- 波前求解器·特征值- 分块Lanczos法- 子空间法- 凝聚法- QR阻尼法(阻尼特征值)并行求解器·分布式并行求解器-DDS-自动将大型问题拆分为多个子域，分发给分布式结构并行机群不同的CPU（或节点）求解- 支持不限CPU数量的共享式并行机或机群- 求解效率与CPU个数呈线性提高·代数多重网格求解器-AMG- 支持多达8个CPU的共享式并行机- CPU每增加一倍，求解速度提高80％- 对病态矩阵的处理性能优越, ,屈曲分析·线性屈曲分析·非线性屈曲分析·热循环对称屈曲分析断裂力学分析·应力强度因子计算·J积分计算·裂纹尖端能量释放率计算大题化小·P单元技术·子结构分析技术·子模型分析技术设计优化·优化算法- 子空间迭代法- 一阶法·多种辅助工具- 随机搜索法- 等步长搜索法- 乘子计算法- 最优梯度法- 设计灵敏度分析·拓扑优化二次开发特征·ANSYS参数化设计语言(APDL) ·用户可编程特性（UPF）·用户界面设计语言(UIDL)·专用界面开发工具（TCL/TK）·外部命令概率设计系统(PDS)·十种概率输入参数·参数的相关性·两种概率计算方法- 蒙特卡罗法*直接抽样* Latin Hypercube抽样- 响应面法*中心合成*Box-Behnken设计·支持分布式并行计算·可视化概率设计结果- 输出响应参数的离散程度*Statistics* LHistogram* Sample Diagram- 输出参数的失效概率* Cumulative Function* Probabilities- 离散性灵敏度*Sensitivities* Scatter Diagram* Response Surface前后处理(AWE)·双向参数互动的CAD接口·智能网格生成器·各种结果的数据处理·各种结果的图形及动画显示·全自动生成计算报告支持的硬软件平台·Compaq Tru64 UNIX ·Hewlett-Packard HP-UX ·IBM RS/6000 AIX ·Silicon Graphics IRIX ·Sun Solaris·Windows: 2000,NT,XP ·LinuxANSYS MultiphysicsTM MultiphysicsANSYS MultiphysicsTM集结构、热、计算流体动力学、高/低频电磁仿真于一体，在统一的环境下实现多物理场及多物理场耦合的仿真分析；精确、可靠的仿真功能可用于航空航天、汽车、电子电气、国防军工、铁路、造船、石油化工、能源电力、核工业、土木工程、冶金与成形、生物医学等各个领域，功能强大的各类求解器可求解从冷却系统到发电系统、从生物力学到MEMS 等各类工程结构。
ansys
Ansys systems 分析系统1 Design assessment ansys 设计估计模块2 Electric ansys 电场分析模块3 Explicit dynamics ansys 显示动力学分析4 Fluid flow-blow molding(polyflow)) polyflow 吹塑成型分析模块5 Fluid flow-extrusion(polyflow) poluflow 挤压成型分析模块6 Fluid flow (cfx) cfx 流体动力学模块7 Fluid flow（fluent）fluent 流体动力学分析模块8 Fluid flow (polyflow) polyflow 流体动力学分析模块9 Harmonic response ansys 谐响应分析模块10 Hydrodynamic diffraction ansys 流体衍射流动分析模块11 Hydrodynamic time response ansys 流体时响分析模块12 Ic engine 发动机分析模块13 Linear buckling ansys 线性屈曲分析模块14 Magnetostatic 静态磁场分析模块15 Modal ansys 模态分析模块16 Modal(samcef) samcef 模态分析模块17 Random vibration ansys 随机振动分析模块18 Response spectrum ansys 响应谱分析模块19 Rigid dynamics ansys 刚体动力学分析模块20 Static structural ansys 静力分析模块21 Static structural（scmcef）samcef 静力分析模块22 Steady-state thermal ansys 稳态热分析模块23 Thermal-electric ansys 热点耦合分析24 Transient structural ansys 瞬态动力学分析模块25 Transient thermal ansys 瞬态热分析模块Conmponent systems1 autodyn autodyne 显示动力学分析模块2 blaegen cfx 无论叶片设计模块3 cfx cfx 流体动力学分析模块4 engineering date ansys 工程数据库模块5 explicit dynamics(ls-dyna export) ls-dyna 动力学文件输出模块6 external connection 外部链接模块7 external date 外部数据模块8 finite element modeler 有限元建模模块9 fluent fluent 流体动力学分析模块10 geometry ansys 几何模型建模及导入模块11 icepak 电子产品热分析模块12 mechanicak apdl ansys经典分析平台apdl13 mechanical model ansys 经典分析平台模型14 mesh ansys 网格划分模块15 microsoft office excel ms excel 表格数据输入输出模块16 polyflow polyflow 流体动力学分析模块17 polyflow-blow molding polyflow 吹塑成型分析模块18 polyflow-extruison polyflow 挤压成型分析模块19 results 流体动力学后处理模块20 system coupling 系统耦合工具模块、21 turbogid 叶轮叶片网格划分工具22 vista afd 叶片二位设计与性能评估工具Vista ccd 叶片二位设计与性能评估工具Vista ccd(with ccm) 叶片二位设计与性能评估工具Vista rtd 叶片二位设计与性能评估工具Vista tf 叶片二位设计与性能评估工具Custom systems 用户自定义模块1 fsi fluid flow (cfx)->static structural cfx 流体结构耦合模块2 fsi fluid flow (fluent)->static structural fluent 流体结构分析模块3 pre-stress modal 预应力模态分析模块4 random vibration 随机振动分析模块5 response spectrum 响应谱分析模块6 thermal-stress 热应力耦合分析模块Design exploration 设计优化1 goal driven optimization 多目标驱动优化工具2 parameters correlation 参数相关性工具3 response surface 响应曲面分析工具4 six sigma analysis 六Σ分析工具。
ansys各种结构单元介绍
一、单元分类MP - ANSYS/Multiphysics DY - ANSYS/LS-Dyna3D FL - ANSYS/Flotran ME - ANSYS/Mechanical PR - ANSYS/Professional PP - ANSYS/PrepPost ST - ANSYS/Structural EM - ANSYS/Emag 3D ED - ANSYS/EDLINK1—二维杆单元单元描述：LINK1单元有着广泛的工程应用，比如：桁架、连杆、弹簧等等。
这种二维杆单元是杆轴方向的拉压单元，每个节点有2个自由度：沿节点坐标系x、y方向的平动。
就象在铰接结构中的表现一样，本单元不承受弯矩。
单元的详细特性请参考理论手册。
三维杆单元的描述参见LINK8。
下图是本单元的示意图。
PLANE2—二维6节点三角形结构实体单元单元描述：PLANE2是与8节点PLANE82单元对应的6节点三角形单元。
单元的位移特性是二次曲线，适合于模拟不规则的网格（比如由不同的CAD/CAM系统得到的网格）。
本单元由六个节点定义，每个节点有2个自由度：沿节点坐标系x、y 方向的平动。
本单元可作为平面单元（平面应力或平面应变）或者作为轴对称单元使用。
本单元还具有塑性、蠕变、膨胀、应力刚化、大变形、大应变等功能。
详细特性请参考理论手册。
下图是本单元的示意图。
BEAM3二维弹性梁单元BEAM3是一个轴向拉压和弯曲单元，每个节点有3个自由度：沿节点坐标系x、y方向的平动和绕z轴的转动。
单元的详细特性请参考理论手册。
其它的二维梁单元是塑性梁单元（BEAM23）和变截面非对称梁单元（BEAM54)。
下图是本单元的示意图。
BEAM4三维弹性梁单元单元描述：BEAM4是一个轴向拉压、扭转和弯曲单元，每个节点有6个自由度：沿节点坐标系的x、y、z方向的平动和绕x、y、z轴的转动。
本单元具有应力刚化和大变形功能。
在大变形（有限转动）分析中允许使用一致切线刚度矩阵选项。
基于ANSYS的柔性机库大门托盘结构分析
行 设计 ， 结构 的合 理 性 有 待研 究 。为 使 大 门托 盘 其 结 构更 加合 理 、 安全 、 靠 ， 避 免发生 材料 浪费 ， 可 并 降 低 生产 成本 ， 文采 用有 限元 分析 方法 ， 本 对柔 性 机库
陈 学 军 ， ： 于 ＡＮＳ Ｓ的 柔 性 机 库 大 门托 盘 结 构 分 析 等 基 Ｙ
基 于 ＡＮＳ ＹＳ 的 柔 性机 库 大 门托 盘 结 构 分 析
陈学军 郭继明
（ 器 工 业 二 。 二 所 咸 阳 机库 大 ） 兵 １ ０ ９
飞机 库 是维 修 飞 机 的 工业 建 筑 物 ， 机 库 大 门 其 作 为飞机 库 的 重 要 组 成 部 分 其 地 位 和 作 用 十 分 重
要 ， 体 现 着 飞 机 维 修 企 业 的 形 象 与 实 力 。 机 库 大 它
门使 用 的安 全性 、 可靠 性 、 方便 性直 接影 响着 用 户 的 工作 效率 、 济效 益 、 业 信 誉 和 企 业 形 象 ， 维 修 经 企 是
１ 整 樘 机 厍 大 』］ 果 不 恿 ’效
减少 了空 气 的渗 透 流 通 ， 约 了能 源 。从 能 源 的节 节
省 和 资 金 的 核 算 上 ， 量 用 户 感 受 到 了 柔 性 机 库 大 大 门 的优 势 。 整 樘 机库 大 门如 图 １ 示 。 所 柔 性 机 库 大 门 由旋 转 吊 柱 系 统 、 门 本 体 系 统 、 大 运动导 向系统 、 封 系统 、 械制 动 系统 、 动 系统 、 密 机 驱
ＡＢＳＴＲ ＡＣＴ ： ｈ ｐ ｐｅ ｓ ｕ ｅ ｔ ａ ｒ ｍ ｅ Ｔ ｅ ａ ｒ ｔ ｄｉｄ ｒ ｙ ｆ ａ ｗｏｒ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｆ ｏｆ ｈａ ａ ｄ ｒ ｋ ｔ ｕ ｔ ｒ ｏ ｓ ｔ ｎｇ ｒ ｏｏ ｂｙ ｉ ｔ ｅ ｅ ｅ ｔ ｎ ｌ ｓ ｓ Ａ ３ Ｄ ｆｎｉｅ ｌ ｍ ｎ ａ ａ ｙ ｉ． － ｃ ｌ ｕ ａ ｅ ｏｄ ｌｆ ｒ ｙ ｆ ａ ｅ ａｃ ｌｔｄｍ ｅ ｏｒｔ ａ —ｒ ｍ ｗｏｒ ｔｕｃ ｕ ｅ ｏ ｏｆ ｎ ｒｄｏ ａｓｂｅ ｎ ｓ ａ ｉｈｅ ｎｄ ｉｓｓ ｒ ｃ ｕｒ ｓ ｃ ｌ ｕ ａ ｅ ｋ ｓ ｒ ｔ ｒ ｆｓ ｔｈａ ｇａ ｏｒｈ ｅ ｅ ｔ ｂｌ ｓ ｄ ａ ｔ ｔ ｕ ｔ ｅ ｉ ａ ｃ ｌ ｔ ｄ ｗ ｉｈ Ａ Ｎ ＳＹＳ ｏ ｔ ｒ ． Ｉ ｓｍ ａ ｍ ｕｍ ｆ ｍ ａｔｏ ｎｄ ｓ ｒ ｓ ｎｃｕ ｎｇ ｔ ｏｓｔｏｎ ｏ ｅ ｏ ｍ ａ ｉ ｎ ｔｅ ｓ ｕｎ ｒ ｔ ｓ ｆ ｗａ ｅ ｔ ｘｉ ｄｅｏｒ ｉｎ ａ ｔ ｅ ｓ ｉ ｌ ｄｉ ｈｅ ｐ ｉｉ ｆ ｄ ｆ ｒ ｔｏｎ ａ ｄ ｓ ｒ ｓ ｄｅ ｔ ｏａ ｒ ｉ ｅ ｈｅ ｌ ｄ ａ ｅ ｆｇｕｒ ｄ ｏｕｔ Ｔ ｈ ｅ ｕ ｔ ｎｄｃ ｔ ｈａ ｈｅ ｔａ — ｒ ｍ ｅ ｏ ｋ ｏｆｓ ｆ ｎｇ ｒ ｄ ｒｉ ａ ｅａ ｅｉ ｂ ｌ ｙ，ａ ． ｅ ｒ ｓ ｌｓｉ ｉａ ｅ ｔ ｔｔ ｒ ｙ ｆａ ｗ ｒ ｏ ｔｈａ ａ ｏｏ ｓ ｓ ｆ ｎｄ ｒ ｌａ ｉｉ ｔ ｎｄ ｉ ｏｕｌ ｅ ｍ ａ ｔｃ ｄ ｂ ｎｕｆ ｃ ｕ ｅ ． ａ ｔ ｒ ｄ ＫＥＹ ＯＲ ＤＳ： ｏｆ ｎ ｒｄｏ ； ｔａｙ ｆ ａ ｅ ｏｒ ｔ ｕ ｔ ｅ； ｆｎｉｅ ｅ ｅ ｅ ｅ ｈｏ Ｗ ｓ ｔｈａ ｇａ ｏｒ ｒ —ｒ ｍ ｗ ｋ ｓ ｒ ｃ ｕｒ ｉ ｔ ｌｍ ｎｔｍ ｔ ｄ；ｄｅ ｏ ｍ ａ ｉ ｆ ｒ ｔｏｎ； ｓ ｒ ｓ ｔｅ ｓ
2.ANSYS结构分析与结构建模
1.4 ANSYS结构分析与结构建模
1.4.1 结构分类及仿真单元
板壳结构： 当L/h<5～8时为厚板，应采用实体单元。 当5～8<L/h<80～100时为薄板，选2D体元或壳元 当L/h>80～100时,采用薄膜单元。 对于壳类结构，一般R/h≥20为薄壳结构，可选择薄 壳单元，否则选择中厚壳单元。
f,2,fy,-400000 !节点2施加向下的荷载400000N
f,3,fy,-400000 !节点3施加向下的荷载400000N
f,4,fy,-400000 !节点4施加向下的荷载400000N
!关闭关键点号显示
/pbc,all,,1
!显示实体上的边界条件和荷载
/psymb,ldiv,-1 !关闭线划分单元属性显示
lplot
!绘制线
solve
!执行求解
finish
!退出solu处理器
!----------后处理-------------------------------
/post1
!进入后处理器
/replot
!显示个线的实常数号
lesize,all,,,1 !定义各个线所划分的单元个数
lmesh,all !对所有线进行单元划分
finish
!退出prep7处理器
!----------加载和求解-------------------------------------------------------
⑴ 创建几何模型，再到有限元模型的分析过程命令流
!e1.1--平面桁架分析
!----------前处理--------------------------------------
/filname,truss,1 !定义工作文件名
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目录第一部分MASTA结构柔性模块基本操作第一章MASTA结构柔性模块及其操作 (5)1.1MASTA结构柔性模块概述 (5)1.2 MASTA与CAD和FE相互关系及结构柔性模块操作步骤 (6)1.3建立MASTA及CAD模型 (7)1.4 利用有限元软件得到MASTA所需文件 (8)1.5箱体的导入 (8)1.6 异型轴的导入 (16)1.7验证MASTA分析结果的准确性 (20)1.8MASTA系统变形分析结果及其对比 (25)1.9为有限元软件提供准确的边界条件 (33)第二章 箱体的刚度矩阵和节点信息提取 (35)2.1导入箱体的几何模型 (35)2.2网格划分 (36)2.3设定箱体接地边界条件 (41)2.4设定凝聚节点 (42)2.5运行子结构分析提取刚度矩阵和节点位置信息 (46)第三章 异形轴的刚度矩阵和节点信息提取 (51)3.1导入异形轴的几何模型 (51)3.2网格划分 (51)3.3边界条件 (53)3.4设定凝聚节点 (54)3.5运行子结构分析提取刚度矩阵和节点位置信息 (62)第二部分MASTA结构柔性模块应用实例第一章复杂箱体的结构柔性模块操作 (65)1.1建立MASTA模型 (65)1.2建立箱体的CAD模型 (65)1.3运行有限元软件，提取刚度矩阵和节点位置信息 (65)1.4MASTA结构柔性模块操作 (66)1.5验证MASTA分析结果的准确性 (72)1.6运行有限元软件对箱体进行进一步分析 (72)1.7箱体对内部传动部件的影响 (73)1.8复杂箱体的刚度矩阵和节点信息提取 (76)第二章行星架的结构柔性模块操作 (86)2.1建立MASTA模型 (86)2.2建立行星架的CAD模型 (86)2.3运行有限元分析软件，提取凝聚刚度矩阵及节点位置信息 (86)2.4MASTA结构柔性模块操作 (87)2.5验证MASTA分析结果的准确性 (88)2.6行星架的刚度矩阵和节点信息提取 (88)第三章差速器壳的结构柔性模块操作 (102)3.1建立MASTA模型 (102)3.2建立差速器壳的CAD模型 (102)3.3运行有限元分析软件，提取凝聚刚度矩阵及节点位置信息 (102)3.4MASTA结构柔性模块操作 (103)3.5MASTA计算结果的读取 (104)3.6验证MASTA分析结果的准确性 (106)3.7差速器壳的刚度矩阵和节点信息提取 (107)第一部分基本操作MASTA结构柔性模块结构柔性模块基本操作本部分主要内容本部分主要内容：：本部分共分三章：第一章首先详细介绍MASTA 软件的结构柔性模块及其重要作用，然后通过简单的箱体和异型轴的实例对MASTA 结构柔性模块进行系统学习，达到读者熟练使用MASTA 结构柔性模块的目的；第二、三章分别为箱体和异型轴在有限元软件中提取凝聚刚度矩阵和节点位置信息文件的详细操作过程。
通过本部分的学习，读者可以熟练掌握MASTA 结构柔性模块的基本操作，对于复杂的实例读者可以参见本手册第二部分MASTA 结构柔性模块的应用实例。
结构柔性模块及其操作操作第一章MASTA结构柔性模块及其结构柔性模块概述1.1MASTA结构柔性模块概述在MASTA软件基本模块的系统变形分析中，箱体的刚度相当于无穷大、异形回转件按照规则回转件来近似计算，显然这种处理方法与实际情况有一定差距，为了得到更准确的计算结果，必须要考虑箱体和异形回转件实际刚度的影响，现在结合MASTA结构柔性模块，读者就可以导入箱体和异形回转件的实际模型，考虑其实际的刚度影响，并可以进行各种仿真分析。
在MASTA结构柔性模块中，工程设计人员可以直接利用CAD和FE系统所提供的各种零部件的物理信息和几何信息，在计算机上定义零部件间的约束关系并对机械系统进行虚拟装配，从而获得机械系统的整体模型。
可以在各种虚拟环境中真实地模拟系统的工况，并在各种工况下精确的计算齿轮和轴承的错位、受力、寿命和损伤率等参数，还可以借助有限元软件查看箱体和异形回转件的最大应力、应变量和变形量等信息，同时为齿轮的修形提供更准确的依据。
读者可以方便的修改设计缺陷，仿真试验不同的设计方案，对整个系统进行不断改进，直到获得最优设计方案以后，再制造样机，这样不但可以缩短开发周期，而且设计效率也得到了提高。
下图为MASTA软件与有限元软件通过接口交换数据的关系图。
随着设计开发的不断深入，振动噪音问题显得格外重要，MASTA结构柔性模块是振动噪音（NVH）模块分析的基础。
目前，MASTA提供与ANSYS和MSC-NASTRAN两个有限元软件的直接接口，由这两个有限元软件所得到的凝聚刚度矩阵和节点位置信息文件MASTA可以直接读取，其它有限元软件得到的上述两个文件，必须修改成MASTA软件可以直接读取的形式。
本章将以仅有一对齿轮的最简单的变速箱为例，详细地介绍MASTA与有限元的接口以及导入箱体和异形件的操作过程。
具体思路是，先建立一对齿轮的MASTA模型；根据该模型的尺寸，在CAD中建立箱体和大齿轮轴及轮辐的三维模型；将三维模型导入MASTA和FE，再将FE的数据导入MASTA模型，运行MASTA的系统变形分析模块，得到MASTA分析结果；将MASTA的结果导入FE，运行FE，得到有限元分析结果。
结构柔性模块操作步骤相互关系及结构柔性模块操作步骤1.2 MASTA与CAD和FE相互关系及1.2.1 MASTA与CAD和FE相互关系MASTA与CAD和FE交换数据关系图从上图可以看出，三维CAD软件设计箱体（或异形轴）的三维几何模型，输出wrl （或stl）格式的文件给MASTA，输出IGES、P_T等格式的文件给有限元软件；有限元软件在导入CAD模型以后，经过子结构分析，输出凝聚节点的刚度矩阵文件和位置信息文件给MASTA（不同的有限元软件，输出文件的格式可能不同）；MASTA通过与有限元软件的接口导入以上三个文件，在运行系统变形分析模块后（此时的变形分析就是考虑了箱体的变形和异形轴的实际结构对系统的影响），输出齿轮、轴承等零部件的错位、寿命、损伤率等参数，同时输出凝聚节点的受力和位移文件给有限元软件；有限元软件在导入该文件后，即可对箱体（或异形轴）进行更准确的分析。
1.2.2MASTA结构柔性模块操作步骤一、在CAD软件中建立箱体和异型轴的三维实体模型，并保存成MASTA软件和FE软件所需的文件格式；二、有限元软件在导入CAD模型之后，运行子结构分析，获取凝聚刚度矩阵和节点位置信息文件；三、MASTA软件读取所需文件，运行系统变形分析，并给出计算结果文件，该文件可以作为有限元软件准确的边界输入条件；四、验证结果准确性。
检查MASTA和有限元软件的计算结果是否互相验证，如果不互相验证，证明操作过程有错误，不宜进行下一步操作。
五、读取MASTA软件给出的准确边界条件，运用有限元软件对箱体和异型轴进行进一步分析。
本手册的讲解过程按照以上操作步骤进行，读者操作前应该对该步骤有一个详细的了解，掌握每一步的功用，特别是不同软件之间的数据文件交换情况。
1.3建立MASTA及CAD模型1.3.1 建立MASTA模型按照MASTA基本模块的操作方法，建立一对齿轮啮合的MASTA模型，如下图所示。
文件名为Example Model. Masta，在所附光盘中。
1.3.2建立CAD模型在CAD软件中建立一个箱体和异形轴的三维实体模型，本例三维CAD软件使用的是Pro/e Wildfire 2.0，其文件名为housingsmt .prt和shaft .prt，这两个文件在所附光盘中。
箱体的CAD模型异型轴的CAD模型1.4 利用有限元软件得到MASTA 所需文件本手册仅以ANSYS 为例，得到MASTA 所需的箱体和异型轴的凝聚刚度矩阵和节点位置信息文件。
在有限元软件中需要运行子结构分析才能获取上述两个文件，具体操作步骤请见本手册第一部分的第二、三章。
1.5箱体的导入1.5.1 建立箱体导入命令打开Example Model .Masta ，在建模状态下，选择总成，点击右键，添加一个housing ，如下图所示：在弹出的对话框中设定该箱体的名称和凝聚节点的数目，点击OK 完成操作。
**注：凝聚节点的数目凝聚节点的数目可以在此对话框中可以在此对话框中可以在此对话框中设置设置设置，，也可以采用MASTA 的默认值的默认值，，当输入凝聚节点位置当输入凝聚节点位置信息信息信息文件时文件时文件时，，MASTA 软件会自动确认凝聚节点的数目。
1.5.2打开箱体导入打开箱体导入操作操作操作的引导界面的引导界面点击上述所建housing 的属性，点击FE Stiffness 栏中的：弹出如下对话框：在左上角空白处点击右键，执行添加操作，如下图示：在弹出的对话框中，定义操作名称，点击OK 。
箱体导入操作的引导界面如下图示：**注：在有限元软件中我在有限元软件中我们们在对应位置会在对应位置会设定设定设定凝聚节点凝聚节点凝聚节点，，并提取凝聚节点的位置信息信息，， MASTA 软件软件在相在相在相应位置也会应位置也会应位置也会生成生成生成默认默认默认节点节点节点，，这两个节点在MASTA 软件的软件的装配命令下要进行装配装配命令下要进行装配装配命令下要进行装配，，所以所以两两节点在空间上要求点在空间上要求在一定在一定在一定容差容差容差范围范围内。
在引导界面左侧中部引导界面左侧中部，，MASTA 提供径向的和轴向的装配容差提供径向的和轴向的装配容差范围范围范围，，在此容差范围内在此容差范围内，，MASTA 软件认为软件认为在有限元软件中设定的凝聚节点和在有限元软件中设定的凝聚节点和MASTA 软件默认的节点软件默认的节点是同一点是同一点是同一点，，为了计算准确为了计算准确，，建议读者采用软件的默认值默认值。
在导入箱体时在导入箱体时，，是否有接地边界条件可以在该框中设置是否有接地边界条件可以在该框中设置。
1.5.3导入凝聚节点位置信息首先选取MASTA软件的长度单位，使之与CAD和FE使用的单位相同，本例中的箱体在建模时使用的是mm。
点击“Import Node Positions”按钮，在文件类型栏中选择“All Files”，点击凝聚节点位置信息文件nodes position。
点击“打开”。
弹出如下所示提示框，说明凝聚节点数据确认成功，点击确定，完成输入。
完成凝聚节点位置文件输入后的引导框：1.5.4 导入箱体的刚度矩阵在引导框中点击“Import Stiffness”按钮，在文件类型栏中选择.txt文件格式。
选择刚度矩阵文件matrix .txt，点击“打开”。
刚度矩阵导入之后，引导框如下图示：模型导入箱体的几何模型1.5.5 导入箱体的几何点击“Geometries”按钮，界面如下图示。