ansys_workbench瞬态动力分析(4)
基于ANSYS Workbench的摇摆装置模态和瞬态分析

each order of the swing device while conducting the tra n sient analysis under the m ̄ imum var iable torque.
The results show that the swing device will not generate resonance vibration dur ing wobble.The structure is
o3= ̄-sin(斋 £)
(4)
对 角 位 移 函 数 求 二 阶导 数 ,可 得 角 加 速 度 函 数 :
所 示 。 已 知 摇 摆 装 置 存 在 三 种 比较 危 险 的 工 况 ,这 三 种
一 号 (})sin"iT— )
(5)
工 况 下 的 摆 动 角 度 和 时 间 满 足 正 弦 关 系 。摇 摆 件 的 摆 角 为 3。、7.5。、22.5。,对 应 的摆 动 周 期 t依 次 为 12 S、
Ot2-.-吾 (号 )sin(号 )
(6)
24 S-,40 s『31。
根 据 摆 动 件 的 三 维 模 型 ,借 助 计 算 机 软 件 求 得 摆 动 轴 到 质 心 的 距 离 为 0.822 in。 由 于 摇 摆 装 置 的 运 动 为 简 谐 运 动 ,因 此 其 摆 长 L=0.822 In,摆 动 周 期 为 :
naval vessels and study the oscillating behavior of the fuel assembly on naval vessels.SolidW orks software
was used to establish the 3D model of the swing device,and the dynamic analysis was carried out to obtain
ansys_workbench瞬态动力分析(4)分析

积分时间步长
Training Manual
• AUTOTS对于全瞬态分析缺省是打开的. 对于缩 减法和模态叠加法,是不可用的. • AUTOTS 会减小ITS (直到 Dtmin) 在下列情况:
– – – – – – 在响应频率处,小于20个点 求解发散 求解需要大量的平衡迭代(收敛很慢) 塑性应变在一个时间步内累积超过15% 蠕变率超过0.1 如果接触状态要发生变化 ( 决大多数接触单元可由 KEYOPT(7) 控制)
缩减/完整结构矩阵
Training Manual
• 求解时既可用缩减结构矩阵,也可用完整结构矩阵; • 缩减矩阵:
– 用于快速求解; – 不允许非线性因素存在 – 根据主自由度写出[K]、[C]和[M]等矩阵,主自由度是完全自由度 的子集; – 缩减的 [K] 是精确的,但缩减的 [C] 和 [M] 是近似的。
Training Manual
DYNAMICS 11.0
• 求解方法
– 完整矩阵方法为缺省方法。允许下列非 线性选项:
• 大变形 • 应力硬化 • Newton-Raphson 解法
• 集中质量矩阵
– 主要用于细长梁和薄壁壳或波的传播
• 方程求解器
– 由程序自行选择
分析选项
• 求解选项 • 选择大位移瞬态分析 或小变形瞬态分析 .
DYNAMICS 11.0
• 完整矩阵:
– 不进行自由度缩减,采用完整的[K]、[C]和[M]矩阵; – 下面的讨论都是基于此种方法。
积分时间步长
Training Manual
• 积分时间步长(亦称为ITS 或 Dt )是时间积 分法中的一个重要概念
– ITS = 两个时刻点间的时间增量 Dt ; – 积分时间步长决定求解的精确度,因而其数值应仔 细选取。 – 对于缩减矩阵法与模态叠加法瞬态分析ANSYS 只 允许ITS常值. – 完全法瞬态分析, ANSYS 可以自动调整时间步大 小在用户指定的范围内
ANSYS瞬态动力学分析步骤

ANSYS模态分析步骤第1步:载入模型Plot>V olumes,输入/units,SI(即统一单位M/Kg/S)。
若为组件,则进行布尔运算:Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Glue(或Add)>V olumes第2步:指定分析标题/工作名/工作路径,并设置分析范畴1 设置标题等Utility Menu>File>Change Title/ Change Jobname/ Change Directory2 设置分析范畴Main Menu>Preference,单击Structure,OK第3步:定义单元类型Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete,→Element Types对话框,单击Add→Library of Element Types对话框,选择Structural Solid,再右滚动栏选择Brick 20node 95,然后单击OK,单击Element Types对话框中的Close按钮就完成这项设置了。
第4步:指定材料性能Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models→Define Material Model Behavior,右侧Structural>Linear>Elastic>Isotropic,指定弹性模量EX、泊松系数PRXY;Structural>Density指定密度。
第5步:划分网格Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool,出现MeshTool对话框,一般采用只能划分网格,点击SmartSize,下面可选择网格的相对大小,保留其他选项,单击Mesh出现Mesh V olumes对话框,其他保持不变单击Pick All,完成网格划分。
ansysworkbench瞬态动力学实例

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。
ANSYS workbench联合dyna显示动力学分析

ANSYS workbench联合dyna显示动力学分析说明:本文例子无太多工程意义,旨在说明操作步骤,供学习交流之用,如能起到抛砖引玉的作用,实乃荣幸~1.打开workbench选中如图所示模块2. 进入Engineering data 设置材料参数3. 返回1界面,双击进入model (1)设置材料参数(2)suppress 多余的body4.part 及接触设置5.网格设置及划分6.载荷及边界设置7. 求解设置,求解并保存8.找到K文件,如图所示的文件夹K文件保存在目录(文件名)_files\dp0\SYS\MECH下,如图所示:9.调用ansys-lsdyna求解K文件设置10.通过LS-prepost打开d3plot文件,进行后处理。
如下图:PET/CT示踪剂18F-FDG(氟代脱氧葡萄糖) 氟代脱氧葡萄糖葡萄糖,通常简称为18F-FDG或FDG。
FDG最常用于正电子发射断层扫描(PET)类的医学成像设备:FDG分子之中的氟选用的是属于正电子发射型放射性同位素的氟-18(fluorine-18,F-18,18F,18氟),从而成为18F-FDG(氟-[18F]脱氧葡糖)。
在向病人(患者,病患)体内注射FDG之后,PET扫描仪可以构建出反映FDG 体内分布情况的图像。
接着,核医学医师或放射医师对这些图像加以评估,从而作出关于各种医学健康状况的诊断。
历史二十世纪70年代,美国布鲁克海文国家实验室(Brookhaven National Laboratory)的Tatsuo Ido首先完成了18F-FDG的合成。
1976年8月,宾夕法尼亚大学的Abass Alavi首次将这种化合物施用于两名正常的人类志愿者。
其采用普通核素扫描仪(非PET扫描仪)所获得的脑部图像,表明了FDG在脑部的浓聚(参见下文所示的历史参考文献)。
作用机理与代谢命运作为一种葡萄糖类似物,FDG将为葡萄糖高利用率细胞(high-glucose-using cells)所摄取,如脑、肾脏以及癌细胞。
(完整版)ansys动力学瞬态分析详解

(完整版)ansys动⼒学瞬态分析详解§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。
ANSYS workbench 多体动力学分析功能说明

刚体动力学分析模块(ANSYS Rigid Dynamics)
ANSYS Rigid Dynamics是ANSYS 产品的一个附加模块,它集成于ANSYS Workbench环境下(继承了 Workbench与各种CAD软件之间的良好接口能力,如双向参数链接和互动等),在ANSYS 所具有的柔性 体动力学(瞬态动力学)分析功能的基础上,基于全新的模型处理方法和求解算法(显式积分技术),专 用于模拟由运动副和弹簧连接起来的刚性组件的动力学响应。其功能简述如下:
自动探测运动副 利用自动探测运动副功能来建立零件之间的连接关系。 根据自动探测的结果,可以快速修改运动副的连接关系。 完整的运动副类型和弹簧
利用完整的运动副类型(固定、转动、柱面滑动和转动、平动、滑槽、万向连接、球铰、平 面运动、自定义等) 和弹簧来建立零件之间的连接,提供精确的定位方法保证零件间的定位。 提供体对体(BTB)和体对地(BTG)等连接方法。 与Flexible Dynamics直接耦合 可以和ANSYS 模块的Flexible Dynamics功能在Workbench中实现无缝集成,一次求解同时 得到结构运动结果和强度/变形结果等,并支持柔性体的各种非线性特性(如接触、大变形、 材料非线性等)。 用户可自反作用力以及柔体的变形和应力。真正意义上实现了刚柔动力学分析的直接耦合。 Rigid Dynamics独特的前后处理 Windows操作风格 目录树管理模型数据库 支持两个零件连接面(运动关系)的清晰显示 快速高质量的动画显示效果 支持多窗口画面分割显示 自动生成计算报告
© 2008 PERA Global
ANSYS Workbench 刚柔混合--多体 动力学分析
workbench瞬态动力分析

Dx IT20 L 波长方向的长度 c 弹性波速 E 杨氏模量 E
质量密度
非线性响应
• 非线性响应
–全瞬态分析可包括任何非线性类型. – 更小的 ITS 通常有助于平衡迭代收敛. – 塑性、蠕变及摩擦等非线性本质上是非保守的,需 要精确地遵循载荷加载历程.小的 ITS 通常有助于精 确跟踪载荷历程. – 小的ITS可跟踪接触状态的变化.
– 模态叠加法 – 直接积分法
• 运动方程可以直接对时间按步积分。在每个时间点(time = 0, Dt , 2Dt, 3Dt,….) ,需求解一组联立的静态平衡方程 (F=ma);
– 需假定位移、速度和加速度是如何随时间而变化的, (积分方案选择) – 有多种不同的积分方案,如中心差分法,平均加速度 法, Houbolt, WilsonQ, Newmark 等.
积分时间步长
• 如何选择 ITS? • 推荐打开自动时间步长选项 (AUTOTS), 并设置 初始时间步长Dtinitial和最小时间步长Dtmin 、最 大时间步长Dtmax. ANSYS 会利用自动时间步长 功能来自动决定最佳时间步长Dt. • 例如: 如果AUTOTS 是打开的, 并且Dtinitial= 1 sec, Dtmin= 0.01 sec, and Dtmax= 10 sec; 那 ANSYS 起始采用 ITS= 1 sec ,并依据结构的响 应允许其在0.01 和 10 之间变动.
缩减/完整结构矩阵
• 求解时既可用缩减结构矩阵,也可用完整结构矩阵; • 缩减矩阵:
– 用于快速求解; – 不允许非线性因素存在 – 根据主自由度写出[K]、[C]和[M]等矩阵,主自由度是完全自由度 的子集; – 缩减的 [K] 是精确的,但缩减的 [C] 和 [M] 是近似的。
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指定载荷步结束时间
自动时间步长 (discussed next)
Training Manual
DYNAMICS 11.0
指定初始、最大、最小时间步长 Dt.
输出控制 controls (discussed next)
分析选项
• 自动时间步长
– – – –
Training Manual
Training Manual
DYNAMICS 11.0
Dx ITS 3c
Dx 单元尺寸 L / 20 L 波长方向的长度 c 弹性波速 E 杨氏模量 E
质量密度
非线性响应
• 非线性响应
Training Manual
DYNAMICS 11.0
–全瞬态分析可包括任何非线性类型. – 更小的 ITS 通常有助于平衡迭代收敛. – 塑性、蠕变及摩擦等非线性本质上是非保守的,需 要精确地遵循载荷加载历程.小的 ITS 通常有助于精 确跟踪载荷历程. – 小的ITS可跟踪接触状态的变化.
Training Manual
DYNAMICS 11.0
• 求解方法
– 完整矩阵方法为缺省方法。允许下列非 线性选项:
• 大变形 • 应力硬化 • Newton-Raphson 解法
• 集中质量矩阵
– 主要用于细长梁和薄壁壳或波的传播
• 方程求解器
– 由程序自行选择
分析选项
• 求解选项 • 选择大位移瞬态分析 或小变形瞬态分析 .
瞬态动力分析的工程应用
• 瞬态动力分析可以应用在以下设计中:
Training Manual
– 承受各种冲击载荷的结构,如:汽车中的门和缓冲器、 建筑框架以及悬挂系统等; – 承受各种随时间变化载荷的结构,如:桥梁、地面移 动装置以及其它机器部件; – 承受撞击和颠簸的家庭和办公设备,如:移动电话、 笔记本电脑和真空吸尘器等。
b = 2/w
式中 为阻尼比,w 为主要响应频率 (rad/sec)。
典型命令: ALPHAD,… BETAD,…
分析选项
• 求解器选择
– 缺省ANSYS选择稀疏求解器 – 对于大自由度问题 (>100000 dofs) 使用PCG法
Training Manual
DYNAMICS 11.0
初始条件
积分时间步长
Training Manual
• AUTOTS对于全瞬态分析缺省是打开的. 对于缩 减法和模态叠加法,是不可用的. • AUTOTS 会减小ITS (直到 Dtmin) 在下列情况:
– – – – – – 在响应频率处,小于20个点 求解发散 求解需要大量的平衡迭代(收敛很慢) 塑性应变在一个时间步内累积超过15% 蠕变率超过0.1 如果接触状态要发生变化 ( 决大多数接触单元可由 KEYOPT(7) 控制)
Training Manual
DYNAMICS 11.0
1 ITS 30 f c 1 fc 2 k m
f c 接触频率 k 间隙刚度 m 有效质量
波传播
• 波传播
– 由冲击引起。在细长结构中 更为显著(如下落时以一端 着地的细棒) – 需要很小的ITS ,并且在波 传播方向需要精细的网格 – 显式积分法(在ANSYSLS/DYNA采用)可能对此更 为适用
Training Manual
第四章 瞬态动力分析
瞬态动力分析总论
• 定义:
– 确定结构在任意随时间变化载荷作用下系统瞬 态响应特性的技术。
Training Manual
DYNAMICS 11.0
• 输入数据:
– 最一般形式是载荷为时间的任意函数;
• 输出数据:
– 随时间变化的位移和其它的导出量,如:应力 和应变。
缩减/完整结构矩阵
Training Manual
• 求解时既可用缩减结构矩阵,也可用完整结构矩阵; • 缩减矩阵:
– 用于快速求解; – 不允许非线性因素存在 – 根据主自由度写出[K]、[C]和[M]等矩阵,主自由度是完全自由度 的子集; – 缩减的 [K] 是精确的,但缩减的 [C] 和 [M] 是近似的。
DYNAMICS 11.0
运动方程
• 基本运动方程
C u K u F t M u
Training Manual
DYNAMICS 11.0
• 这是动力学最通常的方程形式,载荷 可以是任意随时间变化的. • 按照求解方法, ANSYS 允许在瞬态动 力分析中包括各种类型的非线性 —— 大变形、接触、塑性等等.
求解方法
求解运动方程
Training Manual
DYNAMICS 11.0
直接积分法
模态叠加法
隐式积分
显式积分
完整矩阵法
缩减矩阵法
完整矩阵法
缩减矩阵法
求解方法
• 两种求解运动学方程方法:
– 模态叠加法(会单独讨论) – 直接积分法
Training Manual
• 运动方程可以直接对时间按步积分。在每个时间点(time = 0, Dt , 2Dt, 3Dt,„.) ,需求解一组联立的静态平衡方程 (F=ma);
DYNAMICS 11.0
分析选项
• 输出控制
Training Manual
DYNAMICS 11.0
–用来控制写到结果文件的内容. –使用命令 OUTRES 或选择 Solution > Sol’n Control.. > Basic –通常的选项用来将每个子步的结果写到结果文件中去.
• 可光滑绘制结果与时间的关系曲线. • 可能造成结果文件庞大.
积分时间步长
Training Manual
DYNAMICS 11.0
• 如何选择 ITS? • 推荐打开自动时间步长选项 (AUTOTS), 并设置 初始时间步长Dtinitial和最小时间步长Dtmin 、最 大时间步长Dtmax. ANSYS 会利用自动时间步长 功能来自动决定最佳时间步长Dt. • 例如: 如果AUTOTS 是打开的, 并且Dtinitial= 1 sec, Dtmin= 0.01 sec, and Dtmax= 10 sec; 那 ANSYS 起始采用 ITS= 1 sec ,并依据结构的响 应允许其在0.01 和 10 之间变动.
在瞬态分析过程中,可自动计算正确的时间步长. 推荐激活该选项同时指定最大与最小积分步长. 如果有非线性因素,选择 “Program Chosen”选项 注意: 在ANSYS 中,总体求解器控制开关 [SOLCONTROL]的缺省状态为开, 建议保留这一状态, 更为重要的是,不要在载荷步之间打开或关闭此开关
分析选项
• 瞬态效应 on/off
– 用来设置初始条件
Training Manual源自DYNAMICS 11.0
• 阶跃或渐进载荷
• 指定阻尼 • 使用缺省积分参数值
分析选项
• 阻尼
Training Manual
DYNAMICS 11.0
– α和b阻尼均可用; – 在大多数情况下,忽略α阻尼(粘性阻尼),仅指定b 阻尼(由滞后造成的阻尼):
• 不同的a 和d 造成积分方案的变化 (隐式 / 显式 / 平均加速度 ). • Newmark 是隐式积分方案. • ANSYS/LS-DYNA 利用显式积分方案.
求解方法
• 时间积分方案 HHT 方法 :
Training Manual
DYNAMICS 11.0
Newmark 方法是求解 t n+1时刻的运动 方程
HHT 方法 –求解中间时间点的运动 方程然后外推到 t n+1. (Note: 缺省HHT方法 am = 0 )
求解方法
Training Manual
DYNAMICS 11.0
• 时间积分方案 - 时间积分参数, γ, a, d, af, am, 通过 求解控制选项输入
– TRNOPT, FULL ,,, ,, NMK|HHT ! 缺省 Newmark – [TINTP,GAMMA,ALPHA,DELTA,THETA ,,, ,,, ALPHAF,ALPHAM]
• 以静载荷步开始
Training Manual
– 当只需在模型的一部分上施加初始条件时,例如,用 强加的位移将悬臂梁的自由端从平衡位置“拨”开时, 这种方法是有用的; – 用于需要施加非零初始加速度时。
DYNAMICS 11.0
• 使用IC 命令
– Solution > Apply > Initial Condit’n > Define + – 当需在整个物体上施加非零初始位移或速度时IC 命令 法是有用的。
• 初始条件
– 时间t = 0时的条件:u0 ,v0,a0 – 它们的缺省值为, u0 = v0 = a0 = 0 – 可能要求非零初始条件的实例:
• 飞机着陆 (v00) • 高尔夫球棒击球 (v00) • 物体跌落试验 (a00)
Training Manual
DYNAMICS 11.0
施加初始条件的两种方法
DYNAMICS 11.0
分析过程
• 讨论完全法瞬态分析过程. • 五个主要步骤:
– – – – – 建立模型 选择分析类型和选项 指定边界条件和初始条件 施加载荷历程并求解 查看结果
Training Manual
DYNAMICS 11.0
模型: 所有的非线性因素可允许注意要求密度!
分析选项
– – – – 进入求解阶段,并选择瞬态分析. 选择完全法 求解选项 阻尼
DYNAMICS 11.0
• 完整矩阵:
– 不进行自由度缩减,采用完整的[K]、[C]和[M]矩阵; – 下面的讨论都是基于此种方法。