Ansys 第17例连杆机构运动分析实例—曲柄滑块机构
基于ANSYS的曲柄滑块机构运动学分析

3 . 4 设 定非 线性 分 析 的收敛 值 在 确 定载 荷 步 时 间和 时 间步长 后 ,设定 非线
性 分析 的收敛 值 :V a l u e = l 、T o l e r = 0 . 1 。 3 . 5 施 加约 束
运 动规 律 即位移 S 3 、速度 V 3 、加速 度 a 3 、跳度 , 3 随时 间变化 情况 。
.
坐标 :C X= ( R + L ) * C OS ( F / ) ,C Y = 一 e 。 3 . 2 选择 单 元类型
三 维铰链 单 元 C OMB I N7属 于三 维单 元 ,如
图 2所 示有 5个 节 点 ,分别 是活 跃节 点 I 和J 、用 于 定义 铰链 轴 的节 点 K、控 制节 点 L和 M ,活跃
C
节 点 I和 J位 置 重合 ,并 且分 属 于 L I NK A 和
L I N KB,L I NK A和 L I NK B 是 一个 单元 集合 。如
图 1 曲柄滑块机构
果节 点 K 没有 定义 ,则铰链 轴 为全球 笛 卡 尔坐标 系的 z 轴。
2 理 论 分 析
根据 机 械原 理 的知 识 ,该 问题 的解 析解 十 分
复 杂 ,几乎 无 法使 用 。这个 问题用 传 统 的图解 法 】 可 以解 决 ,将 瞬 心法 和矢 量 方程 图解 法结 合 起 来 过程 稍简 便 一些 ,但还 是过 于繁 琐且 复杂 ( 参 见 参 考文 献【 1 】 ) , 由于 本文 是验 证有 限元 方法 的正确 性 ,所 以滑 块 3的运动 规律 这里 不给 出, 只给 出
通 过 Ma i n Me n u _ ÷ P r e p r 0 c e s s o r _ ÷ E l e me n t E 1 一
有限元案例分析(曲柄滑块机构)

University of Shanghai for Science and Technology 《有限元法》课程作业任课教师:学生姓名:学号:时间:目录一.问题描述与分析…………………………………………………………………..二. ANSYS 操作过程与方法................................................................ 1.定义工作文件名和工作标题..................................................................... 2.定义参量....................................................................................................... 3.选择单元类型.............................................................................................. 4.定义材料模型............................................................................................... 5.定义实常数................................................................................................... 6.创建节点........................................................................................................ 7.指定单元属性................................................................................................ 8.创建铰链单元................................................................................................. 9.指定单元属性.................................................................................................. 10.创建梁单元,用来模拟各个杆.............................................................. 三.有限元分析......................................................................................... 1.指定分析类型............................................................................................................. 2.打开大变形选项............................................................................................................... 3.确定载荷步时间和时间步长.......................................................................................... 4.确定数据库和结果文件中包含的内容........................................................................... 5.设定非线性分析的收敛值............................................................................................ 6.施加约束........................................................................................................................... 7.求解................................................................................................................................ 8.定义变量......................................................................................................................... 9.对变量进行数学操作.................................................................................................... 四.结果和课程总结. (3)4 4 456 678 89 91010 10 11 12 12 13 14 14 15 16一.问题描述与分析:背景:从大二以来经常有接触连杆机构,也一直很想定性的了解曲柄滑块机构中滑块的速度-时间变化曲线。
范例_空间曲柄滑块机构推动小球使之与球瓶发生碰撞_机械系统动力学分析及ADAMS应用

5.6 ADAMS/View应用实例下面是一个应用ADAMS/View进行动力学建摸和仿真的实例。
在本实例中,将采用ADAMS/View的交互式建摸方式,依次进行几何建摸、添加约束和施加受力,最后对建立好的模型进行动力学仿真。
5.6.1 几何建摸本例是一个空间曲柄滑块机构推动小球使之与球瓶发生碰撞的例子,所包含的物体包括平台、曲柄、连杆、滑块、小球和球瓶,如图5-64所示。
图5-65 物体组成1. 平台建摸在本例中,用以作为机架的平台是一个立方体,其建模过程如下。
(1)工作栅格间距。
为了交互式建摸自动捕捉数据更准确,将ADAMS工作栅格的x 和y方向间距从默认值50mm改为10mm,如图5-65所示。
图5-65 修改工作栅格间距图5-66立方体参数(2)在主工具箱中用鼠标右键点击几何建模按钮(默认值是连杆工具)展开所有的几何建模工具(Rigid Body )图标,点击立方体(Box )建摸工具按钮,则在主工具箱的下半部分会出现是否指定立方体长宽高的三个数据编辑框,选中宽度(Depth )选项,填入数值40.0cm ,将立方体的宽度定为40cm ,如图5-66所示。
(3)通过以下菜单路径打开坐标窗口:View —>Coordinates Window ,然后在主窗口栅格上的坐标(-650,0,0(mm ))附近按下鼠标右键,出现坐标输入窗口,如图5-67所示,在其中输入坐标(-650.0, 0.0, -200.0),点击“Apply ”按钮确定立方体左角点;继续在主窗口栅格上坐标(300,0,0(mm ))附近按下鼠标右键,输入坐标(300.0, -20, -200.0),点击“Apply ”按钮确定立方体右角点并建立立方体模型,如图5-68。
在本例中,此立方体模型作为机构支撑平台使用。
图5-68 平台模型2. 小球建摸图5-67 立方体左角点坐标和右角点坐标(1) 在主工具箱中用鼠标右键点击几何建模按钮,展开所有的几何建模工具(Rigid Body )图标,点击球体(Sphere )建摸工具按钮,然后在主窗口栅格上的坐标(-70,30,0(mm ))处按下鼠标左键,拖动鼠标至坐标(-70,0,0(mm ))处松开左键,建立完成小球模型,如图5-69。
曲柄导杆滑块等机构测试仿真实验报告

曲柄导杆滑块等机构测试仿真实验报告一、实验目的本次实验的目的是对曲柄导杆滑块等机构进行测试仿真,通过实验数据分析,掌握该机构的运动规律和特性,为机构设计和优化提供参考。
二、实验原理曲柄导杆滑块等机构是一种常见的机械传动装置,其主要由曲柄、连杆、导杆和滑块等部件组成。
在运动过程中,曲柄带动连杆运动,使导杆产生往复直线运动,从而驱动滑块完成工作。
三、实验器材本次实验所使用的器材包括:计算机、SolidWorks软件、Matlab软件。
四、实验步骤1.建立曲柄导杆滑块等机构三维模型利用SolidWorks软件建立曲柄导杆滑块等机构三维模型,并进行参数设置和装配。
2.进行运动分析利用SolidWorks Motion模块对该机构进行运动分析,并得出相关数据。
3.进行力学分析利用Matlab软件对该机构进行力学分析,并得出相关数据。
4.比较分析结果将两种分析方法得到的数据进行比较和分析,掌握该机构的运动规律和特性。
五、实验结果1.运动分析结果通过SolidWorks Motion模块对该机构进行运动分析,得到以下数据:曲柄转角:0~360度连杆长度:50mm导杆长度:100mm滑块位置:-50~50mm2.力学分析结果通过Matlab软件对该机构进行力学分析,得到以下数据:曲柄转角:0~360度连杆角度:0~180度导杆速度:0~10m/s滑块加速度:-10~10m/s^23.比较分析结果通过比较两种分析方法得到的数据,可以发现该机构的运动规律和特性与曲柄转角有关,当曲柄转角为180度时,导杆速度最大;当曲柄转角为90或270度时,滑块加速度最大。
此外,连杆角度与导杆速度呈正比关系。
六、实验结论通过本次实验可以得出以下结论:1.曲柄导杆滑块等机构的运动规律和特性与曲柄转角、连杆角度等参数有关。
2.该机构在不同工况下具有不同的性能表现,需要根据具体情况进行优化设计。
3.利用SolidWorks Motion模块和Matlab软件可以对该机构进行运动分析和力学分析,为机构设计和优化提供参考。
曲柄滑块机构分析

机械工程郑佳文学号:1508520102 任务:根据杆长判断机构类型,模拟仿真曲柄滑块机构运动,并绘制滑块速度及加速度图像。
源代码:clear allclcl1=4,l2=10,e=0,w1=10;if(e==0) & (l1>l2)% load handel% sound(y,Fs)disp('当e=0时,l1需小于l2。
不满足杆长条件,请重新输入l1,l2,e的值')elseif((e~=0)&(l1+e>l2))% load handel% sound(y,Fs)disp('当e~=0时,l1+e需小于l2。
不满足杆长条件,请重新输入l1,l2,e的值') elseendfai=linspace(0,2*pi);for i=1:10:length(fai)JGT2(fai(i),l1,l2,e,w1)end%%%%%%%%%%%计算滑块速度并绘制图像figure (2)fai=0:0.01:2*pi;v=-l1.*sin(fai).*w1-(l2^2-(l1.*sin(fai)-e). ^2).^(-0.5)*(l1^2).*(l1.*sin(fai)-e).*sin(f ai).*cos(fai).*w1;plot(fai,v,'-b')title('滑块角度-速度图像')xlabel('角度\phi/°')ylabel('速度/m/s')figure (3)A=- l1.*cos(fai) -(l1^2.*cos(fai).^2)./(l2^2 - (e -l1.*sin(fai)).^2).^(1/2) - (l1.*sin(fai).*(e - l1.*sin(fai)))./(l2^2 - (e -l1.*sin(fai)).^2).^(1/2) ...- (l1^2.*cos(fai).^2.*(e -l1.*sin(fai)).^2)./(l2^2 - (e -l1.*sin(fai)).^2).^(3/2);plot(fai,A,'-b')title('滑块角度-加速度图像')xlabel('角度\phi/°') ylabel('速度/m/s')结果图:-22468101214滑块位移图像角度φ/°滑块位移/m01234567滑块角度-速度图像角度φ/°速度/m /s01234567-6-5-4-3-2-10123滑块角度-加速度图像角度 /°速度/m /s。
ANSYS曲柄摇杆机构分析共26页

9.施加约束 将所有节点约束其UZ、ROTX、ROTY
1号节点约束其ROTZ,其值为2*pi;约束1号节 点的UX、UY,其值为0; 6号节点约束其UX、UY,其值为0
求解
10.定义变量 OK后选取6号节点
此处定义一个名为2的变量,即6号节点绕Z轴的角位移
对变量进行数学操作:此处定义了变量3,是变量2对变 量1的微分,即为6点角速度
1.定义参数
2.设定单元类型
3.材料属性
EX=2e11
PRXY=0.3 DENS=1e-14近似为0, 即不考虑惯性力
4.定义实常数
5.创建节点(从略) 6.指定单元属性,创建铰链单元
创建梁单元
在1和2,3和4,5和6节点间建立三个梁单 元,操作从略
7.指定分析类型
8.设定分析选项
Pi=3.14159 ax=0 ay=0 bx=0.07094 by=0.09678 cx=0.24417 cy=0.33309 dx=0.5 dy=0 omga1=0.5 t=60/omga1 A (0,0) C (0.24417,0.33309)
B(0.07094,0.09678) D (0.5,0)
此处定义了变量4,是变量3对变量1的微分,即为6点角 加速度
用曲线显示角位移、角速度、角加速度
21、要知道对好事的称颂过于夸大,会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤,荒于嬉;行成于思,毁于随。——韩愈
23、一切节省,归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰,决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
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ANSYS连杆机构运动分析实例曲柄滑块机构2

连杆机构运动分析实例—曲柄滑块机构15例第][本例提示对连杆机构进行运动学分析的方法、步骤和过程,并使用解介绍了利用ANSYS析解对有限元分析结果进行了验证。
着重介绍了曲柄滑块机构模型的创建以及约束的施加方法,介绍了三维铰链单元COMBIN7的使用方法。
15.1 概述其关键在本分析仍然属于瞬态动力学分析,分析过程与普通的瞬态动力学分析基本相同。
COMBIN7的创建,现在此简单介绍。
于三维铰链单元COMBIN7图三维铰链单元15-1、用以定义和JCOMBIN7单元属于三维单元,有5个节点,分别是活跃节点I三维铰链LINK 并且分属于和J应该位置重合,活跃节点L和M(图15-1)。
I控制节点铰链轴的节点K、没有定义,则铰链轴为全球笛卡尔是一个单元或单元集合。
如果节点K和AB,LINK A和B z轴。
坐标系的帮助文档。
单元的进一步内容请参阅三维铰链COMBIN7ANSYS另外,本分析必须将大变形选项打开。
问题描述及解析解15.2=250 所示为一曲柄滑块机构,曲柄长度R图15-2,曲柄为e=200 mm、偏距=620 、连杆长度mmLmm 曲柄滑块机构15-2 图153例第15 连杆机构运动分析实例—曲柄滑块机构随时间变化情况。
、加速度a,求滑块3的位移s、速度vn原动件,转速为=30 r/min3313[5][6],该问题的解析解十分复杂,使用不太方便。
本例用图解法解决根据机械原理的知识的位移3问题,由于过程比较繁琐,而且只是为了验证有限元解的正确性,所以,关于滑块变化情况的图形没有必要给出。
在这里只求解了以下数据:ts、速度v、加速度a随时间333。
滑块的行程H=535.41 mm??180?。
由于机构=19.43°,于是机构的行程速比系数机构的极位夹角为θ242.K??1???180K60空回,s一个工作循环周期为s,所以机构工作行程经历的时间108T?1T?.2?T?11?Kn1 s。
Ansys_综合实例(含40例)(个人认为很经典)

8
Ansys 综合实例
第 8 例 静力学问题的求解实例—扳手的受力分析 [本例提示]介绍了利用 ANSYS 进行空间问题静力学分析的方法、步骤和过
程。
/CLEAR,nostart /FILNAME,EXAMPLE8
/PREP7 ET,1,PLANE42 ET,2,SOLID45 MP,EX,1,2E11 MP,PRXY,1,0.3 RPR4,6,0,0,0.01 K,7,0,0,0 K,8,0,0,0.05 K,9,0,0.1,0.05 LSTR,7,8 LSTR,8,9 LFILLT,7,8,0.015 LSTR,1,4 ASBL,1,10 LESIZE,2,,,3 LESIZE,3,,,3
/COLOR,VOLU,ORAN,ALL /REPLOT FINISH
5
Ansys 综合实例
第二章 结构静力学分析
第 5 例 杆系结构的静力学分析实例—平面桁架
[本例提示]介绍了利用 ANSYS 求解杆系结构的方法、步骤和过程。
/CLEAR /FILNAME,EXAMPLE5
L=0.1 A=1e-4
/PREP7 ET,1,BEAM3 R,1,A MP,EX,1,2E11 MP,PRXY,1,0.3 N,1 N,2,L N,3,2*L N,4,L,L E,1,2 E,2,3 E,1,4 E,2,4 E,3,4 FINISH
/SOLU D,1,UX D,1,UY D,3,UY F,4,FY,-2000 SOLVE FINISH
绘制4号变量加速度随时间变化曲线finish19ansys综合实例第四章非线性分析第16例接触分析实例平行圆柱体承受法向载荷时的接触应力分析本例提示介绍了利用ansys对结构进行接触分析的方法步骤和过程着重介绍了建立面面接触对的方法和难点为解决实际应用问题奠定了基础
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第17例连杆机构运动分析实例—曲柄滑块机构本例介绍了利用ANSYS对连杆机构进行运动学分析的方法、步骤和过程,并使用解析解对有限元分析结果进行了验证,着重介绍了曲柄滑决机构模型的创建,以及约束的施加方法,介绍了三维铰链单元COMBIN7的使用方法。
17.1 概述本例用ANSYS的瞬态动力学分析方法对连杆机构进行运动学分析,分析过程与普通的瞬态动力学分析基本相同,其关键在于对MPC184单元的创建,现在此简单介绍。
MPC184为多点约束单元,可以用于结构动力学分析,以及用于模拟刚性杆、刚性梁、滑移、销轴、万向接头等约束,由KEYOPT(1)决定。
当KEYOPT (1) =6时,为销轴单(MPC184-Revolute)。
MPC184-Revolute单元有两个节点I和J,每个节点有6个自由度UX、UY、UZ、ROTX、ROTY、ROTZ,支持大变形。
在创建MPC184-Revolute单元时,要为单元指定REVOLUTE JOINT类型的截面,在截面属性中指定各节点的局部坐标系。
销轴将在局部坐标系的原点处创建,转轴由单元选项KEYOPT (4)确定,节点I和J应该在被连接的单元上。
提示:本分析必须将大变形选项打开。
17.2问题描述及解析解图17-1所示为一曲柄滑块机构,曲柄长度R=250mm,连杆长度L=620mm,偏距e=200mm,曲柄为原动件,转速为n1=30r/min,求滑块3的位移S3、速度V3和加速度a3随时间的变化情况。
根据机械原理的知识,该问题的解析解十分复杂,使用不太方便。
本例用图解法解决问题,由于过程比较烦琐,而且只是为了验证有限元解的正确性,所以关于滑块3的位移S3、速度V3和加速度a3随时间,变化情况的图形没有必要给出。
在这里只求解了以下数据:滑块的行程H=535.41mm。
图17-1曲柄滑块机构机构的极位夹角为θ=19.43°,于是机构的行程速比系数为K=180°+θ180°−θ=1.242由于机构一个工作循环周期为T=60n1=2s,所以机构工作行程经历的时间为T1=KK+1T=1.108s空回行程经历的时间为T2=T−T1=0.892s17.3分析步骤17.3.1改变任务名拾取菜单Utility Menu→Change Jobname,弹出如图17-2所示的对话框,在“[/FILNAM]”文本框中输入EXAMPLE17,单击“OK”按钮。
图17-2改变任务名对话框17.3.2 定义参量拾取菜单Utility Menu→Parameters→Scalar Parameters,弹出如图17-3所示的对话框,在“Selection”文本框中输入P1=3.1415926,单击“Accept”按钮;再在“Selection”文本框中依次输入R=0.25(曲柄长度),L=0.62(连杆长度),E=0.2(偏距),OMGAl=30(曲柄转速),T=6/OMGA1(曲柄转动一周所需的时间,单位为S),FI0=ASIN(E/(R+L), AX=0, AY=0(铰链A坐标), BX=R*COS(FI0), BY=-R*SIN(FI0)(铰链B坐标),CX=(R+L)*COS(FI0),CY=-E(铰链C坐标),同时单击“Accept”按钮,最后单击如图17-3所示对话框中的“Close”按钮。
17.3.3选择单元类型拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete,弹出如图17-4所示的对话框,单击“Add…”按钮,弹出如图17-5所示的对话框,在左侧列表中选“Constraint”,在右侧列表中选“Nonlinear MPC 184”,单击“Apply”按钮,再在左侧列表中选“Structural Beam”,在右侧列表中选“2 node 188”,单击“OK”按钮,返回到如图17-4所示的对话框,在列表中选择“Type 1 MPC184”,单击“Options”按钮,弹出如图17-6所示的对话框,选择“K1”为“Revolute”(销轴单元),单击“Ok”按钮,弹出如图l7-7所示的对话框,选择“K4”为“Z-axis revolute”(转轴方向),单击“Ok”按钮,最后单击如图17-4所示对话框中的“Close”按钮。
图17-3参量对话框图17-4单元类型对话框图17-5单元类型库对话框图17-6单元选项对话框图17-7单元选项对话框17.3.4定义村料模型拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Material Props→Material Models,弹出如图17-8所示的对话框,在右側列表中依次拾取“Structural”、“Linear”、“Elastic”、“Isotropic”,弹出如图17-9所示的对话框,在“EX”文本框中输入2e11(弹性模量),在“PRXY”文本框中输入0.3(泊松比),单击“OK”按钮;再拾取如图17-8所示对话框右侧列表中,Structural”下的“Density”,弹出如图17-10所示的对话框,在“DENS”文本框中输入;le-14(密度,近似为0,即不考虑各杆的惯性力),单击“OK”按钮,然后关闭如图17-8所示的对话框。
图17-8材料模型对话框图17-9材料特性对话框图17-10定义密度对话框17.3.5 创建局部坐标系拾取菜单Utility Menu→WorkPlane→Local Coordinate System→Create Local CS →At Specified Loc,弹出如图17-11所示的拾取窗口,在文本框中输入BX,BY,单击“OK”按钮,单击如图17-12所示对话框中“OK”按钮。
于是创建了一个编号为11,类型为直角坐标系,原点在(BX,BY,O)的局部坐标系,并激活其成为当前坐标系。
图17-11拾取窗口图17-12创建局部坐标系对话框17.3.6定义销轴单元的截面拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Sections→Joints→Add/Edit,弹出如图17-13所示的对话框,选择“Define Sub Type for Joint Section Type”为“Revolute”(销轴截面),选择局部坐标系为“At Node I”、“At Node J,,均为“11”,单击“OK”按钮。
图17-13定义销轴单元截面对话框17.3.7 定文梁单元的截面拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Sections→Beam→Common Sections,弹出如图17-14所示的对话框,在“ID”文本框中输入2,选择“Sub-Type”为“●”(横截面形状),在“R”文本框中输入0.01,单击“OK”按钮。
17.3.8 激活全局直角坐标系拾取菜单Utility Menu→WorkPlane→Change Active CS to→Global Cartesian.17.3.9创建节点拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Nodes→In Active CS,弹出如图17-15所示的对话框,在“NODE”文本框中输入1,在“x,Y,Z”文本框中分别输入AX,AY, 0,单击“Apply”按钮;再在“NODE”文本框中输入.2,在“X,Y,Z”文本框中分别输入BX,BY, 0,单击“Apply”按钮;再在“NODE”文本框中输入3,在“x,Y,Z”文本框中分别输入BX, BY, O,单击“Apply”按钮;再在“NODE”文本框中输入4,在“X,Y,Z”文本框中分别输入CX,CY, 0,单击“OK”按钮。
图17-14定义梁单元截面对话框图17-15创建节点对话框17.3.10指定单元属性拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Elements→Elem Attributes,弹出如图17-16所示的对话框,选择下拉列表框“TYPE”为“1 MPC184”,选择下拉列表框“MAT”为“1”,选择下拉列表框“SECNUM”为“1”,单击“OK”按钮。
图17-16单元属性对话框17.3.11创建销轴单元拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Elements→Auto Numbered→Thru Nodes,弹出拾取窗口,在拾取窗口的文本框中输入2,3,单击“OK”按钮,于是在节点2和3处(即召点)创建了一个MPC184-Revolute 销轴单元。
17.3.12指定单元属性拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Created Elements→Elem Attributes,弹出如图17-16所示的对话框,选择下拉列表框“TYPE”为“2 BEAM188”,选择下拉列表框“MAT”为“1”,选择下拉列表框“SECNUM”为“2",单击“OK”按钮。
17.3.13创建梁单元,用釆模拟各个秆拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Elements→Auto Numbered→Thru Nodes,弹出拾取窗口,在拾取窗口的文本框中输入1,2,单击“Apply”按钮;再在拾取窗口的文本框中输入3,4,单击“OK”按钮。
于是创建了两个梁单元,它们由B点处销轴单元连接。
17.3.14指定分析类型拾取菜单Main Menu→Solution→Analysis Type→New Analysis,在所弹出的“New analysis "对话框中,选择“Type of analysis"为“Transient”,单击“OK”按钮,在随后弹出的“Transient analysis”对话框中,单击“OK”按钮。
17.3.15 打开大变形选项拾取菜单Main Menu→Solution→Analysis Type→Sol’n Controls-Basic,弹出如图17-17所示的对话框,选择“Analysis Options”为“Large Displacement Transient”,单击“OK”按钮。
17.3.16 确定载荷步时间和时间步长拾取菜单Main Menu→Solution→Load Step Opts→Time/Frequenc→Time →Time Step,弹出如图17-18所示的对话框,在“TIME”文本框中输入T,在“DELTIM time step size”文本框中输入T/25,选择“KBC”为“Ramped”,单击“OK”按钮。