第9章 WORKBENCH中的动力学分析简介课堂
Ansys-Workbench动力学分析
4.1: 动力学绪论
第一节 动力学分析目的及定义 为什么要对结构进行动力学分析？
土木建筑、地质工程领域
1940年11月7日倒塌—风载
1940年7月1日通车 美国塔科曼悬索大桥
交通运输、航空航天领域
机械、机电领域
什么是结构动力学？
定义：研究结构在动力荷载作用下的动力反应。
目的：动力荷载作用下结构的内力和变形；
4.2: 模态分析
第一节 模态分析的含义
什么是模态分析?
模态分析是用来确定结构的振动特性（固有频率和振型） 的一种技术。 模态分析的好处：
– 使结构设计避免共振或以特定频率进行振动（例如 扬声器）；
– 使工程师可以认识到结构对于不同类型的动力载荷 是如何响应的。
建议： 在准备进行其它动力分析之前首先要进行
单地用简谐函数来表示。
FP
t
（3）冲击荷载 荷载的幅值(大小)在很短时间内急剧增大或急剧减小。
FP 冲击荷载
t
FP 突加荷载
t
（4）随机荷载 荷载的幅值变化复杂、难以用解析函数解析表示的荷载。
风荷载 地震作用
25 Wind speed (m/s) 20
15
10
5
0
0
50
100
脉动风
平均风
150
200
fn
n 2
为系统的固有频率，Hz
1 2
T
fn n
为系统的周期，s
2.二自由度无阻尼线性系统
对质量块m1、 m2受力分析， 由Newton第二定律得
mm12xx12 kk13xx12kk22(
x2 x1) (x2 x1)
mm12xx12(kk21x1
workbench动力学分析实例PPT学习教案
– Minimum CFL Time Step = 1.0e-7 sec
7.b Set the Solve Units = mm, mg, ms Note:
The mm, mg, ms unit system is the most accurate in most simulations, so it is the only one currently available. Although more solver unit systems will be available in the future, any unit system in the drop-down list may be used to enter data and/or display the results.
3.c Enter material model name: “My_Aluminum”
SC
library.
3.b Select the last slot under Engineering Data to define a new material model.
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Step 3 – Define
Step 2 – Specify the
Project U2n.aitSselect MKS for
the Project Units from the Units List provided
2.b RequestNtEohtneg:ainteering
Native
Applications Data is native in Workbench,
Engineering Data
Material ... 3.d Make sure the new material is active in order to define its properties SC
workbench动力学分析实例 ppt课件
ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.
WS 2-2
February 27, 2009 Inventory #002665
Workshop 2. Simulate the Crushing of an Empty Soda Can
Note: Engineering Data is native in Workbench, but Mechanical is NOT at this time (but will be in the future).
ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.
Note: An existing material model in the Explicit Materials library could have been selected, but there are restrictions on element types that can be used with certain material models, which will be discussed later.
Procedure:
Create an Explicit Dynamics (ANSYS) Analysis System Project Select the units system and define the material properties Import, modify, and mesh the soda can geometry Define analysis settings, boundary conditions, and external loads Initiate the solution (AUTODYN - STR) and review the results
workbench 转子动力学 远端位移约束
workbench 转子动力学远端位移约束
摘要：
1.工作台（workbench）的定义和作用
2.转子动力学的概念和应用领域
3.远端位移约束的原理和应用
4.转子动力学与远端位移约束的关系
5.总结与展望
正文：
1.工作台（workbench）的定义和作用
工作台是一种用于进行各种工程操作的设备，通常具有固定的台面和一些可调节的支架或夹具，用于固定和支撑工件。
工作台在各种工业生产领域都有广泛的应用，例如机械制造、电子制造、汽车制造等。
2.转子动力学的概念和应用领域
转子动力学是研究转子机械在复杂载荷作用下的动力学行为和稳定性的学科。
它涉及到旋转机械的设计、制造、运行和维护等多个方面，广泛应用于航空、航天、能源、交通运输等各个领域。
3.远端位移约束的原理和应用
远端位移约束是一种用于限制机器人末端执行器在空间中的运动范围的技术。
通过设置远端位移约束，可以使机器人在执行任务时更加稳定和安全。
远端位移约束在工业机器人、医疗机器人、无人驾驶等领域都有广泛的应用。
4.转子动力学与远端位移约束的关系
在某些应用场景中，转子动力学和远端位移约束可能存在密切的关系。
例如，在工业机器人领域，转子动力学可以用于分析机器人的运动学和动力学性能，而远端位移约束则可以用于限制机器人的末端执行器的运动范围，从而提高机器人的精度和稳定性。
5.总结与展望
工作台、转子动力学和远端位移约束都是工程技术领域中非常重要的概念。
在实际应用中，这些概念可能存在密切的联系，需要工程师们综合考虑，以实现最佳的技术效果。
Ansys动力学分析
有阻尼自由振动的解 瞬态解
瞬态响应 逐渐衰减
稳态振动的解 稳态解
稳态响应 持续等幅振动
精品课件
系统的瞬态响应：
系统的稳态响应：
系统的全响应：
x (t ) x0
稳态响应 全响应
0
t
经过充分长时间后，瞬态响应消失，只剩稳态强迫振动 。
精品课件
对连续体的通用运 动 方程M x Cx K x F
[F]矩阵和 {x}矩阵是简谐的，频率为 :
精品课件
六阶模态总变形分析云图
一阶预拉应力振型
二阶预拉应力振型
三阶预拉应力振型
四阶预拉应力振型
五阶预拉应力振型
精品课件
六阶预拉应力振型
前五阶模态频率
没有预应力
预应力为108N
讨论：为什么会出现这样的差异？
精品课件
4.3: 谐响应分 析
精品课件
第一节 谐响应分析的目的
简谐激励
转子 机械损伤 污染物堆积 轴弯曲 轴孔偏离中心
目的：动力荷载作用下结构的内力和变形；
确定结构的动力反应规律。
安全性：确定结构在动力荷载作用下可能产生的最大内力 ，作为强度设计的依据； 舒适度：满足舒适度条件（位移、速度和加速度不超过规 范的许可值)。
精品课件
结构动力体系
静荷载
大小 方向 作用点
结构体系
静力响应
输入 input
刚度、约束 杆件尺寸 截面特性
输出 Output
动荷载
大小 方向 作用点 时间变化
结构体系
输入
input
质量、刚度 阻尼、约束 频率、振型
动力响应
输出 Output
精品课件
位移 内力 数值
workbench 转子动力学 远端位移约束
workbench 转子动力学远端位移约束摘要：1.工作台转子动力学简介2.远端位移约束的定义和作用3.远端位移约束在工作台转子动力学中的应用4.远端位移约束对工作台转子动力学的影响5.结论正文：1.工作台转子动力学简介工作台转子动力学是研究转子在外力作用下的运动规律和转子与轴承之间相互作用的一门学科。
它涉及到旋转机械的诸多领域，如航空航天、汽车工程、能源等。
通过分析工作台转子动力学，可以优化设计、提高运行效率、降低故障率，从而提高整个系统的性能。
2.远端位移约束的定义和作用远端位移约束，是指在转子动力学分析中，对转子位置施加的一种限制。
它可以防止转子在运行过程中超出规定的运动范围，从而保证系统的稳定性和安全性。
远端位移约束通常通过边界条件或非线性约束方程来表示。
3.远端位移约束在工作台转子动力学中的应用在工作台转子动力学中，远端位移约束被广泛应用于轴承设计、转子系统建模和控制策略优化等方面。
通过引入远端位移约束，可以更准确地模拟转子在实际运行中的行为，从而为设计优化和故障诊断提供更为可靠的依据。
4.远端位移约束对工作台转子动力学的影响远端位移约束对工作台转子动力学的影响主要体现在以下几个方面：（1）提高系统稳定性：通过引入远端位移约束，可以限制转子位置，防止系统在运行过程中出现不稳定现象。
（2）减小系统误差：远端位移约束可以减小转子与轴承之间的相互作用误差，从而提高系统运行精度。
（3）优化设计参数：在转子动力学分析中，引入远端位移约束有助于优化设计参数，如轴承尺寸、转子质量等，从而提高整个系统的性能。
5.结论总之，远端位移约束在工作台转子动力学中具有重要意义。
通过引入远端位移约束，可以更准确地模拟转子在实际运行中的行为，从而为设计优化和故障诊断提供更为可靠的依据。
ANSYSworkbench联合dyna显示动力学分析
（2）suppress 多余的y
4.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：
进入engineeringdata设置材料参数3
ANSYSworkbench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
workbench 转子动力学 远端位移约束
workbench 转子动力学远端位移约束摘要：一、引言二、转子动力学简介1.转子动力学定义2.转子动力学应用领域三、workbench 软件介绍1.workbench 软件背景2.workbench 软件特点四、远端位移约束概述1.远端位移约束定义2.远端位移约束作用3.远端位移约束应用场景五、转子动力学与远端位移约束关系1.转子动力学对远端位移约束的影响2.远端位移约束对转子动力学的影响六、总结正文：一、引言随着科学技术的不断发展，转子动力学在各领域中的应用越来越广泛。
远端位移约束作为其中一种关键因素，对转子动力学性能有着重要影响。
本文将结合workbench 软件，对转子动力学及远端位移约束进行详细介绍。
二、转子动力学简介1.转子动力学定义转子动力学主要研究转子系统在运动过程中，各部件之间的动力学相互影响及作用规律。
它涉及旋转机械、航空航天、汽车工程等多个领域。
2.转子动力学应用领域转子动力学广泛应用于各类旋转机械设备的研发、设计和运行维护中，如汽轮机、发电机、涡轮增压器等。
通过对转子动力学的研究，可以优化设备性能、提高运行安全性、降低噪音和振动。
三、workbench 软件介绍1.workbench 软件背景workbench 是一款强大的多领域仿真软件，广泛应用于工程领域的建模、仿真和分析。
它提供了丰富的工具和功能，支持多种物理场耦合仿真，为用户提供了便捷的仿真环境。
2.workbench 软件特点workbench 具有易用性强、仿真精度高、计算速度快等特点，用户可以通过workbench 快速实现复杂模型的构建和仿真分析。
四、远端位移约束概述1.远端位移约束定义远端位移约束是指在转子动力学分析中，对转子系统远端的运动进行限制，以保证转子系统的稳定性和安全性。
2.远端位移约束作用远端位移约束可以防止转子系统在运动过程中产生过大的位移，从而避免设备损坏和故障。
同时，远端位移约束还有助于提高转子系统的动态性能和稳定性。
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Training Manual
? 什么是 ANSYS Workbench ?
– ANSYS Workbench 是用ANSYS求解实际问题的新一代产品，它给 ANSYS的求解提供了强大的功能。
– 这种环境为CAD系统和您的设计提供了全新的平台，保证了最好的 CAE 结果
DYN
? ANSYS Workbench 由四个模块组成:
WORKBENCH 中的动力学分析
… ANSYS WORKBENCH 概述
ANSYS Workbench 起始界面
Training Manual
DYN
允许用户选定一个特定的LICENSE
在指定的路径下产生新的题目 打开一个已经存在的WORKBENCH 题目
导入一个独立的DS DB 文件 导入一个独立的DM DB 文件 导入一个独立的DX DB 文件
… ANSYS WORKBENCH 概述
Training Manual
Design Simulation 概述
? DS可以做的分析类型(续):
– 谐分析: ? 计算结构在正弦激励下的响应 .
– 线性屈曲: ? 计算屈曲的失效载荷和安全系数及其屈曲形态 .
– 形状优化: ? 通过使用拓扑优化技术，对受载荷的零件体积优化给出预测
– 直接从CAD系统中进入
Training Manual
DYN
WORKBENCH 中的动力学分析
… ANSYS WORKBENCH 概述
Training Manual
启动 Design Simulation （续）
? 开始 ANSYS Workbench :
– Workbench 模块都是从同一个图标进入：“ ANSYS Workbench”, 在“开 始>程序 >ANSYS8.0”下
第9章
WORKBENCH 中的 动力学分析简介
第九章
WORKBENCH 中的动力学分析简介
第一节 ANSYS WorkBench 概述 第二节 WorkBench 中的模态分行 第三节 WorkBench 中的谐响应分析
Training Manual
DYN
WORKBENCH 中的动力学分析
第一节 ANSYS WORKBENCH 概述
Training Manual
? 在本节主要介绍如何在 Design Simulation 中进行模态分析. 在 Design Simulation 中, 进行一个模态分析类似于一个线性分析 .
DYN
? 本节内容如下: – 模态分析流程 – 预应力模态分析流程
WORKBENCH 中的动力学分析
… WORKBENCH模态分析 A. 模态分析过程
– 线性应力: ? 误差估计、应力、安全系数 等，基于承受静力载荷下的 材料强度理论
– 模态: ? 计算包括预应力结构在内的 系统固有频率（自由振动）
– 热传递: ? 求解温度场和热流场的稳态 热分析，允许与温度相关的 热传导和对流，支持热应力 分析
Training Manual
DYN
WORKBENCH 中的动力学分析
– DS是用ANSYS的求解器，做结构或热分析。 – DM用来建立CAD几何模型，为分析作准备 – DX和DXVT用于研究变量的输入（如几何、载荷）对响应（如应力、频
率）的影响。
– FE Modeler 用来把Nastran 的网格转化到ANSYS中使用。
WORKBENCH中的动力学分析
… ANSYS WORKBENCH 概述
Workbench 起始界面提供对 Workbench 项目创 建、打开、输入数据 db 功能。
WORKBENCH 中的动力学分析
… ANSYS WORKBENCH 概述
Design Simulation 界面
Training Manual
DYN
WORKBENCH 中的动力学分析
第二节 WORKBENCH 模态分析
– 需要 使用Frequency Finder 结果
– 设置 Frequency Finder 选项 – 求解 – 查看结果
DYN
… 几何模型和材料属性
Training Manual
? 类似于线性静态分析, 任何一种能被Design Simulation 支持的几何模型 都有可以使用:
– 体元素 – 面元素 (需定义适当的厚度 ) – 线元素 (需定义适当的横截面 )
DYN
– 或者，用户也可以直接从 CAD 系统中进入
WORKBENCH 中的动力学分析
… ANSYS WORKBENCH 概述
Training Manual
ANSYS Workbench 起始界面
? 进入ANSYS Workbench 以后，出现起始页面，用户可E ，启 动开始页面却不需要
– 非线性结构分析: ? 计算静力载荷作用下的系统变形和应力，包括大变形和接触非线性 （和材料非线性） .
DYN
WORKBENCH 中的动力学分析
… ANSYS WORKBENCH 概述
启动 Design Simulation
? 启动DS有两种方法:
– 从ANSYS Workbench 中直接进入
? 对于线元素 , 只能得到振型和位移 .
DYN
? 材料属性：需要定义杨氏模量、泊松比和密度
– 由于没有载荷，所以定义了以上材料属性，就不再需要其他的材料属性了
ANSYS License DesignSpace Entra DesignSpace Professional Structural Mechanical/Multiphysics
Training Manual
DYN
Design Simulation
DesignXplorer
ANSYS Workbench
DesignModeler
FE Modeler
WORKBENCH 中的动力学分析
… ANSYS WORKBENCH 概述
Design Simulation 概述
? DS可以做的分析类型:
Training Manual
? 模态分析过程和一个线性静态结构分析过程非常相似 , 因此这里不再详 细的介绍每一操作步骤. 下面这些步骤里面，黄色斜体字体部分是模态 分析所特有的.
– 建模 – 设定材料属性 – 定义解除对 (假如存在 ) – 划分网格 (可选择 ) – 施加载荷 (假如存在的话 )