ansys装配体分析
利用ANSYS进行装配体分析
利用ANSYS进行装配体分析装配体分析一般的不发生相对运动的用boolean里的glue就可以，发生相对运动的一般就要用到接触了。
有兴趣的可以交流一下，我现在做的所有的分析基本上都是装配体的，毕竟实际应用中很少有单个零件的。
具体问题具体分析并不是所有的装配体分析都要用接触分析，有的可以视为整体的，看你关心的是什么，所以把实际模型合理转化成有限元模型是关键！试一试用ANSYS workbench软件最好的办法是在PROE里面建模装配好以后，建立PROE和ANSYS联结，直接导入ANSYS，然后对装配体进行非线性的接触分析，非线性分析要定义接触面，有时还要定义耦合面，建议你看一下清华大学出版社出版的《精通ANSYS7.0有限元分析》，作者宋勇等，里面有个实例是介绍非线性接触分析的，很实用做装配体的有限元分析，需要利用ansys提供的各种连接单元或者耦合等工具对其装配关系进行模拟。
ADD和CLUE等命令处理，不是什么装配关系，而是把分开的零件固结在一起了，实际上和装配关系有很大的出入。
用MPC技术实际上使用多点接触单元进行零件连接关系进行模拟，就是利用mpc184单元进行模拟。
可以看看mpc184单元的帮助，它可以模拟多种装配关系。
传统的，也是最直接的装配方法是先简单的导入装配体的各个零部件，确定它们的空间相对位置，然后人为地确定各零部件在整个装配体中的接触关系，建立接触单元。
此过程在其他CAE软件中须采用手工方式完成，不仅需要漫长的虚拟整机建立过程，同时，还需要工程师对结构的各项指标、限制、风险全面的了解。
每一个有经验的有限元分析工程师都知道，没有任何两个接触问题是完全一样的，装配问题的复杂性在某种程度上肯定了ANSYS在这个领域的成就——ANSYS可以对各种不同的接触问题进行非常好，而且简便的模拟。
一个装配体的ANSYS有限元分析过程可以简单的归建立模型并划分网格识别零部件相互关系施加边界条件以及环境参量求解并复查结果事实上在ANSYS默认的设定中，当一个装配体的CAD模型被倒入的时候，接触关系已经被自动的探测了，而接触区域被指定为面/面关系。
AnsysWorkbench在卡扣装配分析中的应用
网格单元的大小 ,也可以根据精度和速度的要求 ,自定
义网格的大小 。本文采用自由网格划分卡扣模型 。
215 模型分析模式类型和参数的设置
AnsysWorkbench有静态结构 、模态分析和随机振
动等多种分析模式 。一般根据模型施加的载荷类型
和分析结果选择合适的分析模式 。卡扣装配属于静
态大变形 ,选择允许大变形的静态结构模式 。其中 ,
配采用手动设定接触区域的方法 ,设定悬臂卡扣为面
接触关系中的接触体 ,定位件为目标体 ,接触面之间
的摩擦因数为 013。
214 卡扣模型网格的划分
模型网格划分是将几何形体离散成单元和节点
的过程 。在 Ansys Workbench中一般使用自由网格划
分 ,系统根据模型的体积 、曲率和复杂程度等自动设定
现代制造工程 2008年第 8期
CAD /CAE /CAPP /CAM
An sysW orkbench在卡扣装配分析中的应用
纪海慧 (上海理工大学机械学院 ,上海 200093)
摘要 :介绍基于 AnsysWorkbench的卡扣装配分析方法和步骤 。用 Ansys Workbench软件可以方便地计算卡扣中的应力 和应变 ,动态显示装配过程 ,生成计算结果曲线图 。与常用简化公式计算相比 , Ansys Workbench的计算结果更精确 。该 分析方法具备较大的扩展性 ,对同类应用的设计具有指导意义 。 关键词 : AnsysW orkbench;卡扣 ;应变分析 中图分类号 : TH16 文献标识码 : B 文章编号 : 1671—3133 (2008) 08—0048—03
workbench的装配体问题总结
在结构强度分析时，不可避免地遇到许多问题，如分析方法的选取、计算结果的分析，尤其是应力奇异/集中问题的判别与分析，常常使我们很头疼。
现对这些问题总结如下：（其中的一些方法我已经计算验证过，可是里面仍然是问题多多，希望能看出问题、多提问题、共同解决这些问题；其中的一些未完成工作，希望有感兴趣的可以试试；我选取的实例是工程上常见的梁壁上焊接起竖耳轴，具体计算实例因原因没能附上）一、问题的提出研究对象：组件装配体（装配件ASSEMBLE）和几何铸件（部件PART）简化模型：忽略细节特征（如过渡圆角，或螺栓等）解决方法：1.几何XGLUE粘结，粘结可靠，几何不利分网；局部计算结果光滑2.节点NUMMRG融合，粘结有间隙，几何分网方便；局部计算结果不光滑注：二者粘结可靠，分网方便条件（规格网格、尺寸相等）下，计算结果会相同引出问题：应力奇异，<1>结构奇异——直角边、直角尖点;需要修改结构<2>数值奇异——网格敏感二、铸件构件铸件类型：圆角过渡解决方法：1.路径/外插值法：类经验公式，应力集中系数的经验/实验测定，如何用workbench 实现路径数据显示？2.细节/圆角模拟：整体模型：局部细分和子模型：局部分析3.理论计算：力学分析、经验公式；计算结构简单、工况单一引出问题：应力集中，<1>结构集中，物理现实，不可改变<2>数值集中：网格敏感；需要计算收敛解决方法：1.加权平均法（二维算法的应用和三维算法的编写）2.人为判别：<1>局部可以屈服、整体（内部含有微裂纹）完好<2>安全判断标准是材料的屈服盈利<3>可以考虑采用疲劳分析使用工况三、装配组件装配类型：固结/刚性连接——焊接（点焊、线/角焊、面焊）铆接（铆钉）螺接（螺栓/螺母）铰接/柔性连接——连接铰解决方法：整体把握，细节分析刚性连接：1.整体方法——1）绑定接触MPC方法2）组件装配CEINTF命令注：二者方法相同，都是基于MPC多点约束方法，计算结果也相同3）经验公式：焊接界面特性和焊接工艺性能2.细节分析——1）焊接：焊缝模拟，实体、梁、壳（变截面）2）铆接：SpotWeld方法3）螺接：见专题讨论柔性连接：Joint模拟，MPC184单元引出问题：刚性连接：<1>应力集中/奇异——人为集中，模型装配/连接；需要计算收敛<2>连接/接触位置载荷传递，力/力矩和剪力/弯矩<3>接触应力分布柔性连接：<1>方法掌握、灵活应用<2>材料特性的定义、测定<3>大模型装配，大模型计算问题解决方法：1.整体校核，固结：焊接/铆接/螺接强度及其评判<1>屈服判别：焊接（内部宏观裂纹扩展），不可局部屈服铆接，局部部分屈服；螺接，局部屈服，螺栓强度、螺栓螺母咬合力<2>安全判别标准是焊锡焊接强度；铆接强度；螺接强度<3>判别数值，焊接/铆接/螺接局部最大应力值2.细节分析，固结：焊接/铆接，局部应力分析；螺接，接触分析具体遗留了几个问题：1）路径操作时，如何用图表显示路径数据2）其它使用workbench遇到的问题，希望有人能在试做的过程中给予解决、指导总结：Workbench中插入APDL语言，是点缀性的、辅助性的，是对界面操作的一种修改；而且有时候，需要一次计算完成后，对照Solution information来修改，感觉有点麻烦；不像ANSYS中可以自己很主动、直接的编写APDL语言，自己控制求解的过程；另外，workbench中的一些界面操作无法通过随后APDL语言来修改，比如：在ansys中可以，通过编写rbe3命令来定义主、从节点在某个自由度方向约束，而如果我希望在workbench中对remote force做修改，则找不到可修改的地方，其默认应该是在三个自由度上建立约束方程了。
nastran_ansys_装配体模态分析方法_精辟
NX NASTRAN 5.0NX NASTRAN 5.0装配体的模态分析方法UG NX 5.0NX NASTRAN 5.0解析用模型上下两个组件通过4个螺栓连接,底面完全固定;求解此装配体的模态(前10阶).(注:纯粹为了对比)NX NASTRAN 5.0NX NASTRAN 5.0装配体的模态分析方法NX NASTRAN 5.0NX NASTRAN 5.0装配体的模态分析方法装配体的模态分析方法NX NASTRAN 5.02. 设置Structural Output Requests1:输出Displacement, Stress, SPC Force, Contact Result.装配体的模态分析方法NX NASTRAN 5.03.右键点击solution Contact ÆCreate SubcaseNX NASTRAN 5.0装配体的模态分析方法NX NASTRAN 5.0ÆOK装配体的模态分析方法NX NASTRAN 5.0装配体的模态分析方法NX NASTRAN 5.0SOL 101SUBCASE 2STATSUB = 1METHOD = 3追加EIGRL 3 10装配体的模态分析方法装配体的模态分析方法NX NASTRAN 5.0Close .dat file Æ运算ÆPost-ProcessingNX NASTRAN 5.0装配体的模态分析方法装配体的模态分析方法NX NASTRAN 5.0装配体的模态分析方法UG NX 5.0NX NASTRAN 5.0固有频率比较装配体的模态分析方法UG NX 5.0NX NASTRAN 5.0结论不考虑接触的模态结果,振型中有穿透发生.粘合限制了两个组件相互远离的变形.不考虑接触的固有频率最小,设置接触次之,粘合的最大.(与实际情况相符合)进行模态分析的时候,如果模型不是太复杂的情况下,最好设置接触.。
ANSYS结构分析教程篇
ANSYS结构分析基础篇一、总体介绍进行有限元分析的基本流程：1.分析前的思考1)采用哪种分析静态,模态,动态...2)模型是零件还是装配件零件可以form a part形成装配件,有时为了划分六面体网格采用零件,但零件间需定义bond接触3)单元类型选择线单元,面单元还是实体单元4)是否可以简化模型如镜像对称,轴对称2.预处理1)建立模型2)定义材料3)划分网格4)施加载荷及边界条件3.求解4.后处理1)查看结果位移,应力,应变,支反力2)根据标准规范评估结构的可靠性3)优化结构设计高阶篇：一、结构的离散化将结构或弹性体人为地划分成由有限个单元,并通过有限个节点相互连接的离散系统;这一步要解决以下几个方面的问题:1、选择一个适当的参考系,既要考虑到工程设计习惯,又要照顾到建立模型的方便;2、根据结构的特点,选择不同类型的单元;对复合结构可能同时用到多种类型的单元,此时还需要考虑不同类型单元的连接处理等问题;3、根据计算分析的精度、周期及费用等方面的要求,合理确定单元的尺寸和阶次;4、根据工程需要,确定分析类型和计算工况;要考虑参数区间及确定最危险工况等问题;5、根据结构的实际支撑情况及受载状态,确定各工况的边界约束和有效计算载荷;二、选择位移插值函数1、位移插值函数的要求在有限元法中通常选择多项式函数作为单元位移插值函数,并利用节点处的位移连续性条件,将位移插值函数整理成以下形函数矩阵与单元节点位移向量的乘积形式;位移插值函数需要满足相容协调条件,采用多项式形式的位移插值函数,这一条件始终可以满足;但近年来有人提出了一些新的位移插值函数,如：三角函数、样条函数及双曲函数等,此时需要检查是否满足相容条件;2、位移插值函数的收敛性完备性要求：1 位移插值函数必须包含常应变状态;2位移插值函数必须包含刚体位移;3、复杂单元形函数的构造对于高阶复杂单元,利用节点处的位移连续性条件求解形函数,实际上是不可行的;因此在实际应用中更多的情况下是利用形函数的性质来构造形函数;形函数的性质：1相关节点处的值为 1,不相关节点处的值为 0;2形函数之和恒等于 1;这里我们称为的相关节点, 为的相关节点,其它点均为不相关节点;三、单元分析目的：计算单元弹性应变能和外力虚功;使用最小势能原理,需要计算结构势能,由弹性应变能和外力虚功两部分构成;结构已经被离散,弹性应变能可以由单元弹性应变能叠加得到,外力虚功中的体力、面力都是分布在单元上的,也可以采用叠加计算;2、计算单元外力功从前面推导可以看出：单元弹性应变能可计算的部分只有单元刚度矩阵,单元外力虚功可计算的部分只有单元等效体力载荷向量和等效面力载荷向量;在实际分析时并不需要进行上述推导,只需要将假定的位移插值函数代入本节推导得出的单元刚度矩阵、等效体力载荷向量和等效面力载荷向量的计算公式即可;所以我们说有限元分析的第三步是计算单元刚度矩阵、等效体力载荷向量和等效面力载荷向量;几点说明：1单元刚度矩阵具有正定性、奇异性和对称性三各重要特性;所谓正定性指所有对角线元素都是正数,其物理意义是位移方向与载荷方向一致；奇异性是说单元刚度矩阵不满秩是奇异矩阵,其物理意义是单元含有刚体位移；对称性是说单元刚度矩阵是对称矩阵,程序设计时可以充分利用;2按照本节公式计算的单元等效体力载荷向量和等效面力载荷向量称为一致载荷向量;实际分析时有时也采用静力学原理计算单元等效体力载荷向量和等效面力载荷向量,实际应用表明在大多数情况下,这样做可以简化计算,同时又基本上不影响分析结果;二、预处理总述1、实体分析可是3D或2D,3D分析采用的高阶单元SOLID186或SOLID187划分的四面体TET 或六面体HEX单元,2D分析采用的高阶单元的三角形TRI或四边形QUA单元,2D分析时需要在创建项目时在GEOMETRY的分析类型项选择2D,实体分析得每个节点结构上只有3个自由度,如下图所示2、面体分析几何上是2D但离散元是3D,通常面体厚度给予赋值;面体网格划分采用壳单元,具有6个自由度;3、线体几何上是1D,离散元是3D,截面形状可通过line body进行设置,线体网格划分采用梁单元,具有6个自由度;4、同个part下的所有body共享相交边界,网格划分时共用交界上的节点,不需要设置接触;5、NameSelection的使用技巧,在model模块下,可点击右键insert NameSelection,一般Nameselection的选择方法可用几何选取,直接在模型上鼠标点选;另一种实用的选取方法为Worksheet,可以添加多种条件进行筛选,模型划分网格后,可以精确到对每个单元的选取;三、网格划分1、relevance选项控制网格的精度,值在-100到100间,越小越粗糙,越大越精密;relevance center 控制relevance中间点的精度,element size控制整个模型的最大单元尺寸;2、网格的高级尺寸控制a)接近度和曲度结合控制b)曲度c)邻近度d)固定尺寸曲度对于一些含曲线特征的几何体,可以控制其划分网格的精密度邻近度可以控制某个区域两个邻近的几何特征间的网格划分密度2、网格的高级选项形状检测：标准力学-线性分析、模态和热分析进阶力学-大变形分析、材料的非线性分析3、局部网格划分控制Method 选择Automatic 首先若能SWEEP则选用sweep划分HEX网格,否则选用patchconforming划分TET网格;四面体TET网格划分有两种方法：patchconforming和patch independent;对于不能通过sweep得到六面体的几何体可以选用Hex dominant或者Multizone划分方法4、尺寸控制Sizing可以通过element size单元最大尺寸、Number of divisions每个边的单元数量、Sphere of influence控制影响区,可设置影响半径来调节网格划分尺寸;Contact sizing可设置接触面的尺寸;5、其他设置element refinement可设置选择几何体的网格密度加密倍数；mapped face meshing 可设置映射面生成结构化网格；可通过side、corner、end点的定义来设置映射策略;inflation control设置膨胀层,主要用于流体分析的边界层划分;pinch 可以移出一些不必要的小的几何特征,划分网格时可以去掉一些小的凸起部分;划分网格前有个小圆台采用pinch划分网格后没有凸台Master选择蓝色线,Slave选择红色线,tolerance的值要比凸台的高度大;6、虚拟拓扑的应用虚拟拓扑有助于优化几何模型,可以合并面,分割面或边来提高网格划分质量;虚拟拓扑可以自动控制虚拟拓扑合并面虚拟拓扑分割边虚拟拓扑设置：behavior可以设置拓扑搜寻深度;7、子模型的应用当原几何模型较大,网格数量有限,为了对模型局部进行更精确的计算分析,可以采用子模型;子模型的一般创建方法：先对整体模型项目A进行分析计算,然后copy原项目得到项目B,对项目B中几何进行切割细化网格,将项目A的solution栏拖到Setup栏,最好在B项目求解设置下的submodeling 插入边界条件,子模型的切割边界应远离高应力区;四、静力学分析线弹性静力分析假设：a)各向同性线弹性材料b)小变形理论c)无时间、无阻尼效应1、point mass,质量点可以通过坐标或选择几何面、线、点加载在几何体上,质量点只受Acceleration,Standard earth gravity,Rotational velocity影响;2、求解设置可设置求解步数,定义每步的终止时间,静力分析中的time只是一个跟踪量求解器选择：自动,直接求解Direct,迭代求解Iterative弱弹簧的使用：为了满足静止约束,程序可自动添加弱弹簧,可以在结果中查看弱弹簧的反力,应该是一个很小的值,并不影响结构的应力分析;惯性释放：当物体受力不平衡产生加速度时,利用惯性释放可以产生一个惯性力进行静力分析,惯性释放只能用于线性结构分析;惯性释放下的应力：静力平衡下的应力3、施加载荷加速度、角速度、压力、力,静水压力模拟水压轴承力Bearing Load,施加在整个圆柱面上;remote force定义力的作用点螺栓预紧力Bolt Pretension施加在圆柱面上,可以定义预紧力或伸长量;Thermal condition,计算热应力,需要设置reference temperature4、施加约束Fix support 约束点、线、面的所有自由度;Displacement 位移约束Elastic Support 无摩擦的弹性支持面Frictionless Support,约束面的法向运动,作用在平面上等同于对称边界条件作用在圆柱面上约束径向运动cylindrical support 只作用在圆柱面上,可以设轴向,径向,切向三个自由度compression only support 基于罚函数方法对目标面建立一个刚性接触面simply supported 作用于点或边,面体或线体,约束所有平动除了转动自由度Fixed rotation 约束转动,放开平动nodal load and support 必须通过name selection 来选取nodetools-Solve process settings可以设置求解用的计算机CPU数五、接触基本设置接触是一种高度非线性特征,接触一般通过接触对描述,包括接触面contact和目标面target,程序一共有5种接触方式,其主要特征如下：Bonded 和 no separation 都是线性接触,bonded使两个接触面固定在一起,无间隙不能相对滑动而no separation 允许有较小的滑动,其他接触都是非线性;contact 接触行为behavior分为对称和非对称两种行为;接触面的处理interface treatment：adjust to touch程序自动取消两个接触面的间隙; add offset 可以设置偏移量,正值使两个接触面靠近可以模拟过盈配合,负值使两个接触面远离;Pinball region 可以设置判断接触区域的大小,当两个面都进入pinball region时程序则判定为发生接触;mesh connections建立网格连接connection worksheet表格查看连接信息joint 定义约束副,共有九种约束形式来约束body-body 或者body-ground;定义joint时需要定义reference和mobile regions,几何窗口左边显示的自由度,其中灰色的是被约束的,彩色的是自由的joint configure可以定义约束的初始状态Set定义初设状态,revert恢复原始状态;对于旋转面或圆柱面的约束类型,可以定义扭转刚度和扭转阻尼;大多数joints都可以通过stops来定义他的运动区域spring and beam：spring可以通过弹簧来连接body,可以定义初始值和弹簧刚度,beam可以定义材料和圆形截面半径;六、remote边界条件1、Remote boundary conditions provide a means to apply a condition whose center of action is not located where the condition is scoped , “remotely”.Remote 边界条件包括 point mass,springs,joints,remote displacement,remote force and moment loads;所有的remote边界条件都是采用MPC约束方程进行计算,几何行为可以设置为rigid,deformable and coupled,remote计算更耗时;设置remote边界一般先定义remote point,可以直接选择几何特征或给定坐标定义,也可以在定义remote边界条件时通过右键“promote remote point”定义;2、behavior controlrigid,deformable and coupled3、pinball control 可以通过pinball大小来定义约束方程的数量4、constraint equations 可以多个remote point间的相互约束关系;七、MultiStep的设置应用1、对于多步分析中的每一步,软件都作为一个独立的分析过程,载荷约束都可以单独设置;对于某些载荷或约束可以通过右键激活或抑制该步当查看计算结果选择两个载荷步之间的时间节点时,如0与1步的,则程序通过线性插值的方式得到的计算结果;2、Solution Combination结果组合Solution Combination可以通过不同的计算环境共享几何网格进行组合Solution Combination也可以通过同一计算环境的不同载荷步进行组合八、模态分析自由振动其中K-刚度矩阵和M-质量矩阵是常量,忽略阻尼C和外力F,应用线弹性材料和小变形理论,结构可以是约束的或非约束的,φ为模态坐标是个相对量;1.结构载荷和热载荷步,非线性接触不适用于模态分析,但可以施加约束或预应力;2.可以定义求解阶数和频率范围;3.由于并没有外部激励,模态变形只是一个相对量,并且是一个质量归一化的量;4.拉伸预应力将会增大自然频率,而压缩预应力将会降低自然频率;九、稳态热分析1.不考虑瞬态影响,K和Q可以是常量也可以是温度的函数,可以施加固定温度的边界条件;壳单元不考虑厚度方向的温度变化,线单元不考虑截面上的温度变化;接触中热传递：如果接触是bonded或no separation,热传递将会发生在pinball区域内的表面热接触通过以下公式进行传热：TCC默认被设为一个较大的数值用来模拟完美传热,同样可以人为设置较低的数值来模拟热阻;2.边界条件heat flow 热流量j/s,可应用于点、线、面heat flux 热通量j/m2/s,只能应用于面2D时可用于线internal heat generation 热源j/m3/s 只能用于实体perfectly insulated 绝热,默认应用于所有未设置边界条件的地方temperature 恒定温度,应用于点、线、面、实体convection 对流只能应用于面,其中h-对流传热系数,Tam-环境温度,用户可以自己设置;radiation 热辐射其中σ-玻尔兹曼常数,程序自动给定；ε-发射率,用户输入;F-form factor角系数,当correlation设为To ambient-F=1,即所有的辐射能都与周围环境进行交换当correlation设为 surface to surface ,辐射能只参与面面之间的交换,这时你可以设置Enclosure每个辐射面应该设置相同的enclosure number和Enclosure type可设为open 或perfect,如果计算报错可将其设为open;十、结果处理1.编辑legendPlane可以通过鼠标左键拖曳生产剖切面,也可以通过局部坐标系的XY平面生产剖切面 Tool 可以通过Geometry selection查看选择几何特征的计算结果,也可以先定义一个局部坐标系,再通过coordinate system查看具体某点局部坐标系的原点的计算结果;chart and Table可以对多个计算结果进行图表分析,Alert可以设置报警值,如强度极限;Geometry可以添加path和surface,path可以通过局部坐标系,边,点来定义,surface可以通过局部坐标系定义;查看edge的结果可以通过鼠标右键Convert to path result转换成基于path的计算结果,把X轴设为S即可绘制关于位置的图表;另外利用path结果可以得到应力线性化用于应力评判;error可以通过高的能量差异区来鉴别几何网格的合理性;可以通过Convergence来判断网格是否足够8.应力奇点,结构分析时由于几何模型、载荷施加等因素常常会导致应力奇点,影响计算结果的准确性,我们通过审查收敛结果来避免应力奇点;如果应力奇异区并不是我们感兴趣的区域,我们可以只对感兴趣区域的计算结果定义收敛控制,如下图所示;ANSYS结构动态分析篇一、简介动态分析包括以下模块：模态分析,谐响应分析,随机振动分析,响应谱分析及瞬态分析;动态分析中结构的惯性、阻尼都扮演着重要角色;自由振动：结构的自然频率和振型激励振动：曲柄轴和其他的旋转机械地震冲击载荷：地震工况,爆炸随机振动：火箭发射,道路交通时间载荷：汽车碰撞,汽锤、水锤等以上每种情况都可以选择相应的动态模块进行分析;1、模态分析模态分析是用来确定结构的振动特性,如自然频率和振型,通常也是进行其他动态分析的先决条件;如汽车的固有频率应发动机频率,叶片在预应力下的振动特性;2、谐响应分析谐响应分析常用来分析结构在持续的简谐载荷下的响应,如转动机械的响应;3、响应谱分析响应谱分析通常用来分析建筑结构在地震工况下的响应;4、随机振动分析宇宙空间站、航天飞机等一般都要进行随机振动分析,以便能承受一段时间内不同频率下的随机载荷;5、瞬态分析动态分析各模块的特点如下：基本方程如下：其中只有瞬态分析允许非线性,包括几何非线性、接触非线性、材料非线性;二、阻尼概述阻尼定义：阻尼是导致振动不断减弱甚至停止的一种能量耗散机制;阻尼一般与材料性质,运动速度,振动频率有关;阻尼分为以下类型：粘性阻尼-缓冲器、减震器材料/固体/滞后阻尼-内摩擦库伦或干摩擦阻尼-滑动摩擦数值阻尼-人工阻尼1、瞬态分析和阻尼模态分析中结构阻尼矩阵C的完整表达式如下：α和β阻尼用来确定瑞利阻尼对于大多数结构来说,α阻尼可以忽略,这时因此对于给定的β,低频率阻尼小,高频率阻尼大;而对于给定的α,低频率阻尼大,高频率阻尼小;α和β阻尼可以通过定义材料时输入：也可以通过全局阻尼输入：2、在谐响应分析中的材料/固体/滞后阻尼全函数的谐响应分析和模态叠加法分析中的结构阻尼矩阵C的完整表达式为：同样,α,β,g可以通过定义材料输入也可以通过求解设置输入：3、模态叠加法分析模态叠加法中的阻尼控制在谐响应分析、瞬态分析、响应谱分析及随机振动分析中都支持以下表达式：4、数值阻尼数值阻尼并不是真实的阻尼,是人工抑制由高频结构产生的数值噪声;默认值为用来过滤掉虚假的高频模态;使用较小的值来过滤掉对最终结果影响较小的非物理响应;注意：数值阻尼只适用于瞬态分析;三、模态分析应用模态分析用来分析结构的振动特性自然频率和振型,是大多数动态分析得基础;假设和限制：结构是线性的M和K是常量.线性无阻尼的自由振动方程：假设{u}为简谐运动,则有因此求解行列式的特征值和特征向量;注意,{φ}为振型反应结构振幅的比例关系,可对质量矩阵进行正则化2、参与因子与有效质量参与因子：,其中{D}是笛卡尔坐标系中各个坐标轴单位位移响应;测量各个模态在各个方向运动的总质量,较大的值意味着该模态在该方向容易被激励;有效质量：理论上,各个方向的有效质量的总和应该等于结构的总质量,但取决于模态展开的数量;3、模态展开方法接触：由于模态分析时线性分析,只允许Bonded和No separation,其他接触程序视为无接触;4、阻尼模态分析特征值是复杂的,特征值的虚数部分表示自然频率,而实数部分衡量系统的稳定性,正值不稳定,负值稳定;模态展开方法：四、谐响应分析应用输入条件：简谐变化的载荷力,压力和位移,多个载荷应具有同样得频率,力和位移可以是同相或异相;假设和限制：结构具有固定的或与频率相关的刚度,阻尼,质量,不允许非线性；所有的载荷位移按相同频率做简谐变化;当施加的载荷的频率接近结构的自然频率时,发生共振；增加阻尼降低响应的振幅；阻尼较小的变化都会导致共振区响应的大幅变化；谐响应的运动方程如下：求解方法有两种：1、全函数法,直接求解矩阵方程;该方法求解准确,但速度慢于MSUP且耗资源,支持几乎所有的载荷和边界条件,其中加速度、轴承载荷、力矩相角只能为0;2、模态叠加法MUSP,对方程进行坐标变换{u}={φ}{y},将{M}和{K}变换成对角矩阵进行解耦,再求解n个解耦的方程{y},其中{C}必须是是对称矩阵,此方法需先进行模态分析;模态叠加法是一种近似求解,准确度取决了模态的展开阶数,一般比FULL法快;基本设置：cluster results-include residual vector-在模态叠加分析中,当施加的载荷激励高阶模态时,动态响应将会很粗糙;因此采用residual vector方法,除了采用模态的特征向量,还利用附件的模态转换向量来计算高阶频率;五、响应谱分析响应谱分析主要用来替代时程分析来确定结构对时间变化载荷的响应：如地震载荷,风载,海浪载荷,活塞载荷,火箭发动机振动等;对于多自由度长时程的分析往往通过响应谱分析来近似快速的求解最大响应;1、响应谱响应谱一般是单自由度系统在给定时程内的最大响应,该响应可以是位移,速度和加速度;多个不同频率相同阻尼的单自由度振荡器K,C,M就可以绘制响应谱,其中阻尼已经包含在响应谱中,也可以给定其他的阻尼绘制相应的响应谱;位移,速度,加速度响应谱之间是可以相互转换的,转换公式如下：2、分析类型响应谱分析分为单点响应谱SPRS分析和多点响应谱分析MPRS.SPRS-已知激励方向和频率的响应谱作用在所有的支撑点上,通常用来分析建筑结构的地震载荷;参与因子γ是对给定自然频率结构响应的量度,表征每个模态对特定方向的响应贡献多少;对于每个特征频率ω,谱值S都可以通过对数插值从响应谱中得到,但超过响应谱频率不会进行插值,而是取最近点的谱值;模态系数A,定义为放大系数来乘以特征向量来给出每个模态的实际位移,计算公式如下;响应R,计算公式如下如果系统有多个模态,那么应该对各个模态下的响应R进行叠加组合响应谱分析计算最大的位移和应力响应,它不能准确计算实际响应,因此有以下3种叠加方法SRSS,CQC和ROSE;SRSS:以下情况,SRSS法不再适用：1)考虑近间距自然频率的模态2)考虑部分或全刚度响应的模态3)包含未展开的高阶频率4、如果各阶模态频率有足够的间距,可以使用SRSS法叠加;评判各阶模态是否是近距频率,对于不同的阻尼比有不同的评判准则;对于阻尼比ζ≤2%,如果fi<fj,且fj≤,则是近距频率；对于阻尼比ζ＞2%,如果fi<fj,且fj≤1+5ζfi,则是近距频率;对于近距频率模态,可选用CQC或ROSE进行叠加,其中纠正系数0≤ε≤1,ε=0,不纠正；ε=1,全纠正；0<ε<1,部分纠正;CQC和ROSE计算公式中ε是基于模态的频率和阻尼计算得到;CQC计算公式如下ROSE计算公式如下5、响应谱中有两个特征频率fsp峰值频率和fzpa0周期加速度区域低频区<fsp,不考虑模态纠正除非有近距频率,可用SRSS,CQC或ROSE;中频区在fsp和fzpa之间,由周期区向刚性区转变,模态包含周期部分和刚性部分,通常用系数α将响应分为周期部分和刚性部分;α=0,周期；α=1,刚性；0<α<1,部分周期部分刚性;高频区>fzpa,刚性区,模态需要完全纠正;计算α有两种方法：Lindley-Yow和Gupta;Lindley-Yow法：α=αSa, α=ZPA/Sa,ZPA-0周期的加速度,Sa第i阶频率的加速度;当Sa<ZPA,α=0；Sa=ZPA, α=1；Sa>ZPA,随着Sa的减小α增大;Gupta法：α=αf,Lindley-Yow法中刚性响应影响所有的模态其对应的频率响应Sa>ZPA,但不应该用于其模态频率f<fsp；Gupta法中刚性响应影响所有的模态只有其频率f>f1=fsp,因此Gupta法适用大部分情况,应优先选用;6、刚性响应计算首先如前面描述的单独进行各个模态的响应计算,当打开刚性响应影响Rigid Response Effect时,这些模态响应R就不再是进行直接组合,而是分为周期Rp和刚性部分Rr;刚性响应系数α可选择Gupta或Lindley-Yow法计算;周期部分和刚性部分响应计算如下：然后分别进行组合叠加,对于周期部分响应Rp可用SRSS,CQC或ROSE方法进行叠加,如果含有近距频率模态时需要纠正不能使用SRSS法;刚性部分响应Rr进行代数和叠加即可最后将周期部分响应和刚性部分响应进行组合得到总的响应Rt7、缺省质量响应进行模态分析时,我们不可能展开所有模态来考虑结构100%的质量,因此我们关心的模态中所有质量占总质量的百分比即为有效质量比率,但展开的最高模态频率因远大于响应谱的fzpa,才能得到较为准确的分析结果;有时需要展开的模态阶数太多,我们可以通过模态分析计算缺省的质量将其进行额外的响应分析Missing Mass Response,这样就不必展开的模态频率要远大于fzpa;当f>fzpa,加速度响应是刚性的,因此可以进行静态的加速度分析;1)首先可以计算频率大于fzpa总的惯性力FT2)计算各个模态的惯性力3)计算各模态惯性力的合力。
利用workbench对15个零件的装配体动静力学分析
至少15个零件的装配体动静力学分析，并给出工程背景，撰写分析报告
本实验是对旋阀结构做动静力学分析，旋阀的结构如图5.1所示
图 5.1 旋阀的结构
按照如图5.2所示的方式对旋阀结构做网格划分
图5.2 划分网格后的旋阀结构
在进行静力学分析时，将与旋转轴相接触的套分别对X、Y、Z三个方向进行约束，然后在旋转杆上加上1000Pa的压强，然后对其进行运算，应力应变图分别如图5.3和图5.4所示。
图5.3旋阀整体等效应力图
图 5.4 旋阀整体等效弹性应变图
对旋阀进行动力学分析时，约束施加的和静力学分析时的一样，将与旋转轴相接触的套分别对X、Y、Z三个方向进行约束，然后计算输出旋阀的六阶模态振型的图像，如图
图5.5 一阶频率图
图 5.6 二阶频率图
图5.7 三阶频率图
图5.8 四阶频率图
图5.9 五阶频率图
图5.10 六阶频率图。
用ANSYS WORKBENCH对装配体做强度分析时的计算心得
用ANSYS WORKBENCH对装配体做强度分析时的计算心得**********************原创 对装配体做结构分析时的注意事项：1.没有必要在DM（DesignModeler）中使用Boolean将所有的体（body）合并为一个体。
这样做会导致合并前各个体的网格划分不规则，严重时导致网格划分失败。
2.也没有必要在DM中使用Form New Part将各个body重新组合为一个part。
虽然这样做可以保证划分网格时，两body交界处网格节点重合，划出较高质量的网格；但是，另一方面，合并为一个part可能导致网格划分失败。
对装配体做结构分析时的步骤：1.在三维软件中，零件造型、装配完毕后生成IGS文件。
2.将IGS文件导入到Ansys Workbench的DesignModeler中。
之后，在DM中对个别的body进行Boolean操作，以获得较好的压力作用面。
对于存在搭接面的情况（图一），可以图一使用imprint操作或者projection操作，以获得较好的压力作用面。
3.Workbench会自动识别装配体的连接（connection）。
查看details of “connection”中参数tolerance value的数值，两body（或body和edge）之间的距离小于此数值时，Workbench 会认为两者连接在一起。
只要三维制图精度足够，这一数值可以默认值不变。
4.对于装配体中各部件材料不完全相同时，可以在Model中对Geometry下某个solid 设置它的材料特性。
前提是Engineering data里添加了所需的材料特性。
对装配线线体Pro／E参数化设计及ANSYS有限元分析
文章编号:1001-2265(2007)03-0020-03收稿日期:2006-08-17作者简介:林巨广(1963—),男,安徽六安人,合肥工业大学机械与汽车工程学院教授,在职博士,主要从事先进制造装备的研究,(E -mail )fang 2weinm@ 。
对装配线线体Pr o /E 参数化设计及ANSYS 有限元分析林巨广,刘波(合肥工业大学机械与汽车工程学院,合肥 230009)摘要:论述了应用Pr o /E 软件进行汽车装配线线体的三维建模及参数化设计方法。
实现了机械零件装配图的快速造型和重构。
利用Pr o /E 与ANSYS 接口技术和ANSYS 软件,对Pr o /E 中设计的具体装配线线体在一定载荷作用下的应力状态进行了有限元仿真分析。
研究结果对装配线线体的开发、改进和优化装配线线体的设计具有一定的参考价值。
关键词:装配线线体;三维建模;参数化设计;有限元应力分析中图分类号:TH165+.1 文献标识码:AParam etr i c D esi gn and F i n ite Ele m en t Ana lysis of A sse m bly L i n eL I N Ju 2guang,L I U Bo(School ofMechanics and Aut omobile Engineering,Hefei University of Technol ogy,Hefei 230009,China )Abstract:The method of 3D modeling and parametric design of aut o asse mbly line in Pr o /E s oft w are is dis 2cussed .It realize quickly model of mechanical part .U sing the interface technol ogy bet w een Pr o /E and ANSYS s oft w are,the si m ulati on analysis of stress status of the asse mbly L ine designed in Pr o /E under a certain l oad is made .The research results has reference value t o gear model library devel opment and t o the op ti m izati on design of the asse mbly L ine .Key words:asse mbly line;3D modeling;para metric design;finite ele ment stress analysis0 引言近几年来随着汽车工业的迅速发展,伴随着汽车装备的发展,反之亦然。
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装配体分析一般的不发生相对运动的用boolean里的glue就可以，发生相对运动的一般就要用到接触了。
有兴趣的可以交流一下，我现在做的所有的分析基本上都是装配体的，毕竟实际应用中很少有单个零件的。
具体问题具体分析并不是所有的装配体分析都要用接触分析，有的可以视为整体的，看你关心的是什么，所以把实际模型合理转化成有限元模型是关键！
试一试用ANSYS workbench软件
最好的办法是在PROE里面建模装配好以后，建立PROE和ANSYS联结，直接导入ANSYS，然后对装配体进行非线性的接触分析，非线性分析要定义接触面，有时还要定义耦合面，建议你看一下清华大学出版社出版的《精通ANSYS7.0有限元分析》，作者宋勇等，里面有个实例是介绍非线性接触分析的，很实用
做装配体的有限元分析，需要利用ansys提供的各种连接单元或者耦合等工具对其装配关系进行模拟。
ADD和CLUE等命令处理，不是什么装配关系，而是把分开的零件固结在一起了，实际上和装配关系有很大的出入。
用MPC技术实际上使用多点接触单元进行零件连接关系进行模拟，就是利用mpc184单元进行模拟。
可以看看mpc184单元的帮助，它可以模拟多种装配关系。
传统的，也是最直接的装配方法是先简单的导入装配体的各个零部件，确定它们的空间相对位置，然后人为地确定各零部件在整个装配体中的接触关系，建立接触单元。
此过程在其他CAE软件中须采用手工方式完成，不仅需要漫长的虚拟整机建立过程，同时，还需要工程师对结构的各项指标、限制、风险全面的了解。
每一个有经验的有限元分析工程师都知道，没有任何两个接触问题是完全一样的，装配问题的复杂性在某种程度上肯定了ANSYS在这个领域的成就——ANSYS可以对各种不同的接触问题进行非常好，而且简便的模拟。
一个装配体的ANSYS有限元分析过程可以简单的归纳为：
建立模型并划分网格
识别零部件相互关系
施加边界条件以及环境参量
求解并复查结果
事实上在ANSYS默认的设定中，当一个装配体的CAD模型被倒入的时候，接触关系已经被自动的探测了，而接触区域被指定为面/面关系。
这个默认的设定可以在“Simulation Contact”设定选项的Option对话框中更改。
默认的接触自动探测属性适合于大多数的接触问题。
然而，附加的接触关系控制设定拓宽了可以模拟的接触类型。
在接触关系控制设定中：
全局属性：包括自动接触探测的基本设定，以及高亮显示的接触区域的透明度设定，这些设定将会影响所有的接触区域。
接触区域控制：包括接触属性浏览，区域接触类型设定，以及其他的一
些高级控制选项，例如设定接触模拟方程，法向刚度，热传导设定，以及pinball 区域设定等等。
更加详细地，自动接触探测的基本设定包含：容差设定（Tolerance setting），即容差类型以及容差值的设定；接触探测的种类设定（例如设定探测面/面接触，面/边接触以及边/边接触）等；接触探测种类优先权设定（例如设定面/面接触优先于其他种类的接触）等。
在接触区域控制的接触类型设定中，ANSYS可以模拟如下的多种接触类型：
固结（Bonded），即完全绑定，无摩擦也无滑动。
不分离（No separation），和固结类似，不过在小范围内允许无摩擦的滑动。
无摩擦（Frictionless），部件之间摩擦系数为0，允许法相分离。
粗糙（Rough），与无摩擦类型相似，只是部件之间不允许接触滑动。
有摩擦的（Frictional），部件之间会因摩擦系数而产生剪切力。
在接触区域控制的高级设定中，使用者甚至可以设定潜在的接触模拟方法，在ANSYS 9.0版本中有如下选择：
广义拉格朗日法（Augmented Lagrange）
罚函数法（Pure Penalty）
多点约束法（Multipoint constraint，MPC）
拉格朗日法（Normal Lagrange）
具体每种模拟方法的数学模型在此不逐一介绍，简单介绍一下比较年轻的内部多点约束(MPC)算法。
MPC算法适用于面对面、点对面的接触单元。
使用该方法时，ANSYS会根据接触运动建立MPC方程。
内部MPC方法能够克服传统接触法则和其他多点约束方法的缺点。
若与粘结接触结合使用，MPC方法可简化下列形式的接触装配和运动约束：固-固装配、壳-壳装配、壳-固装配、梁-固装配、刚性面约束以及任意面的载荷分布。
内部MPC 方法可以克服传统接触算法和ANSYS中的其他多点约束工具的缺点，例如：接触面节点的自由度被消去；可以减小系统方程求解的波前大小；不需要输入接触刚度；对于小变形问题，它代表真实的线性接触行为；求解系统方程时不需要平衡迭代；对于大变形问题，MPC方程在每个平衡迭代中不断进行更新，克服了传统约束方程只适用于小应变的限制条件。
此外值得一提的是，相比普通的罚函数方法，广义拉格朗日法常常能得到更好的模拟结果，对接触刚度系数也不是那么的敏感，然而在某些分析算例中，广义拉格朗日方法需要更多的迭代次数，也就是收敛的比较慢一些。
针对装配结构有限元模拟的实际问题，ANSYS提供了强大的装配结构模拟能力和完备而易用的接触自动检测功能。
运用CAD模型“链接”技术，在建立装配模型“链接”的过程中，自动探测装配关系，同时完成“接触”单元的建立，从而将人为干预最小化。