workbench 转子动力学 远端位移约束
ANSYS Workbench 14.0 基础
ANSYS Workbench 14.0基础 作为一个全球知名的大型 CAE 分析软件，ANSYS 自 20 世纪 70 年代诞生以来，随着世 界信息技术和有限元理论的高速发展， 在各个领域得到了高度的评价和广泛的应用。
自ANSYS 7.0 开始，ANSYS 公司推出了 ANSYS 经典版（即 MAPDL ）和 ANSYS Workbench 版。
本书 基于 ANSYS 14.0，较之前版 ANSYS 13.0，新版本在许多方面都得到了许多改进。
本章从 ANSYS Workbench 14.0 的概述开始，逐步讲解 ANSYS Workbench 14.0 结构设计流程。
本章 内容包括：l ANSYS Workbench 14.0 新功能特征概述l ANSYS Workbench 14.0 的工作流程l ANSYS Workbench 14.0 的文件管理l Mechanical APDL1.1 ANSYS Workbench 14.0 新功能概述[1] ANSYS Workbench 14.0 是一个集成框架，它整合现有的各种应用并将仿真过程结合在同 一界面下。
最新的 ANSYS Workbench 14.0 在 Workbench 13.0 的基础上更进一步提高和改进原 有的框架，尤其新版本更扩展了 ANSYS 系列产品的集成与多物理场的耦合应用，从总体看， ANSYS 14.0 的新优势主要体现在三个领域：扩展了工程应用、复杂系统的仿真、高性能计算 （HPC ）的驱动创新。
1.1.1 扩展了工程应用较之 Workbench 13.0，ANSYS Workbench 14.0 更进一步扩大了在工程上的应用。
Ø 提高了 CAD 模型的处理和划分网格的功能。
复杂的 CAD 模型中常常包括多个零部件，作 CAE 分析时需要处理各零部件间的接触、 间隙等关系。
这是一个非常繁琐并且费时的过程！在ANSYS 14.0 中，利用装配体网格工具能 自动从 CAD 装配体中抽取相应的计算域，如流体域等，而且它能根据用户的要求，自动创建 Cutcell 的结构化直角网格（六面体网格单元）或者非结构化的四面体网格。
workbench瞬态动力分析
积分时间步长
• 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)
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
初始条件
• 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)
分析选项
• 输出控制
–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.
分析选项
• 瞬态效应 on/off
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
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
• 求解方法
– 完整矩阵方法为缺省方法。允许下列非 线性选项：
ANSYS Workbench 17·0有限元分析：第11章-显式动力学分析
第11章 显式动力学分析自带有学的分析方法。
★ 了解显式动力学分析。
11.1 显式动力学分析概述显式算法主要用于高速碰撞及冲压成型过程的仿真，其在这方面的应用效果已超过隐式算法。
11.1.1 显式算法与隐式算法的区别1．显式算法动态显式算法是采用动力学方程的一些差分格式（如中心差分法、线性加速度法、Newmark 法和Wilson法等），该算法不用直接求解切线刚度，也不需要进行平衡迭代，计算速度较快，当时间步长足够小时，一般不存在收敛性问题。
动态显式算法需要的内存也比隐式算法要少，同时数值计算过程可以很容易地进行并行计算，程序编制也相对简单。
显式算法要求质量矩阵为对角矩阵，而且只有在单元级计算尽可能少时，速度优势才能发挥，因而往往采用减缩积分方法，但容易激发沙漏模式，影响应力和应变的计算精度。
2．隐式算法在隐式算法中，每一增量步内都需要对静态平衡方程进行迭代求解，并且每次迭代都需要求解大型的线性方程组，这一过程需要占用相当数量的计算资源、磁盘空间和内存。
该算法中的增量步可以比较大，至少可以比显式算法大得多，但是实际运算中还要受到迭代次数及非线性程度的限制，所以需要取一个合理值。
第11章显式动力学分析在ANSYS中，显式动力学包括ANSYS Explicit STR、ANSYS AUTODYN 及ANSYSLS-DYNA 3个模块。
1．ANSYS Explicit STRANSYS Explicit STR是基于ANSYS Workbench仿真平台环境的结构高度非线性显式动力学分析软件，可以求解二维、三维结构的跌落、碰撞、材料成型等非线性动力学问题，该软件功能成熟、齐全，可用于求解涉及材料非线性、几何非线性、接触非线性的各类动力学问题。
2．ANSYS AUTODYNAUTODYN用来解决固体、流体、气体及其相互作用的高度非线性动力学问题。
AUTODYN 已完全集成在ANSYS Workbench中，可充分利用ANSYS Workbench的双向CAD接口、参数化建模以及方便实用的网格划分技术，还具有自身独特的前、后处理和分析模块。
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
ANSYS Workbench 12.1 显示动力学 中文培训教程
练习7求解和模拟控制受轴向载荷梁的屈曲分析Workshop Supplement7. 求解和模拟控制Explici Workshop Supplement受轴向载荷梁的屈曲分析•1. 读“beambuck.inp”输入文件b b k i cit Dynam –beambuck.inp 输入文件建立了由SHELL163单元组成的中空的四边形截面的梁。
梁长400mm 厚2mm ，受轴向压缩，z 轴方向有位移载荷(UZ = 250 mm)。
模型中段结构的缺陷引起屈曲。
只建一半模型，边界条件已定义，LS-mics wit 但塑性材料模型、沙漏控制、接触设定、载荷需要定义。
求解情况可用LS DYNA 开关控制SW2监测。
th ANSYS YS/LS YS/LS--DYN Utility Menu > File > Read Input from … > beambuck.inp > OKYNA 6.0March 7, 2002Inventory #001631Workshop Supplement 步骤2.Explici Workshop Supplement•定义梁的双线性塑性特性.–Preprocessor: Material Props > Material Models … > LS-DYNA > cit Dynam Nonlinear > Inelastic > Kinematic Hardening > Bilinear Kinematic 然后输入右图所示数据点击mics wit –然后输入右图所示数据，点击Material 和Exit.th ANSYS 步骤3.YS/LS YS/LS--DYN •确定type 5沙漏控制零能模式。
•Preprocessor: Material Props >Hourglass Ctrls > LocalYNA 6.0•材料号为1, 输入VAL1为5. 其它值默认> OKMarch 7, 2002Inventory #001631Workshop Supplement 步骤4.Explici Workshop Supplement•指定接触算法。
转子动力学建模方法研究
2022年第4期网址： 电邮：*******************转子动力学建模方法研究张明根，郝小龙，王学，郭军刚，唐慧慧（北京精密机电控制设备研究所航天伺服驱动与传动技术实验室，北京100076）基金项目：国家自然科学基金重点项目“航天先进制造技术研究联合基金”（U1737202）0引言对于旋转机械来说，进行转子动力学分析是控制轴系稳定性的基本方法。
目前常用的转子动力学分析方法有两类：一种是基于自编程软件Visual C++、MATLAB 等根据传递矩阵法、有限元法进行数值迭代；另一种是基于成熟商用仿真软件如ANSYS 、ABAQUS 等。
工程上为了实现特定功能，轴系均比较复杂，无论是采用何种动力学分析方法，均需要将轴系结构简化，即进行轴系的动力学建模，模型的好坏将直接影响计算结果的精确性。
通过分析现有的建模方法，一部分文献将轴系简化为一种材料，忽略不同材料零部件组合时的刚度、转动惯量的影响[1-2]；而部分文献[3-5]构建转子模型包含轴系部件的质量、转动惯量，未包含零部件组合抗弯刚度；也有将转子离散为质量点，考虑了各质量点的转动惯量及轴系抗弯刚度的方法，当质量点数量足够多时，模型计算精度也较好[6-8]；缪辉等[9]采用了分层建模的方法，简化了轴系的结构，对于复杂的轴系来说，能够提高模型的计算效率。
为了排除建模过程中引入的误差，便于进行相关问题的研究，也可以直接采用简单圆盘轴系[10-11]。
本文针对复杂轴系动力学模型误差大、建模过程不规范、处理繁琐的问题，通过分析轴系各参数对动力学影响，提出一种用于转子动力学分析的基本建模方法。
该方法考虑了轴系不同组合方式，各个轴段的不同材料的质量、转动惯量、刚度。
由于该模型为连续轴系结构，适用于各种仿真软件、自编程使用。
一方面有利于转子动力学的工程化应用；另一方面为转子动力学的其他研究提供基础。
1转子动力学建模影响分析1.1基于传递矩阵法的分析使用传递矩阵法[12]进行转子动力学分析，各轴段通过传递矩阵联结：1+l 36EI （1-γ）（mω2-k j）l +l 22EI （J p -J d Ωω）ω2l 22EI l 3（1-γ）6EI l22EI（mω2-k j ）1+l EI （J p -J d Ωω）ω2l EI l 22EI l （mω2-k j ）（J p -J d Ωω）ω21l mω2-k j1⎡⎣⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎤⎦⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥。
ANSYS Workbench12.0培训教程之静力学
Training Manual
在图形窗口中给出了时间 和载荷值的关系图
4-16
Static Structural Analysis
Training Manual
– Bonded 和 No Separation 是线性接触并只需要一次迭代 – Frictionless，Rough 和Frictional 是非线性接触并需要多次 迭代
• 非线性接触类存在一个Interface Treatment（界面处理） 选项：
• Offset：给初始调整指定一个0或非0的值 • Adjusted to Touch： ANSYS把间隔缩小到恰好接触的位置 （ ANSYS Professional 或更高版本）
4-10
Static Structural Analysis
…组件 – 实体接触
• Advanced 选项 （更多细节参见第三 章的pinball区域的细节设置）：
– Pin Ball Region：
• Inside pinball = near-field contact • Outside pinball = far-field contact • 使求解器更有效的进行接触计算
4-14
Static Structural Analysis
. . . 分析设置- Analysis Data Management
• Analysis Data Management（分析数据管理器 ）：
– Solver Files Directory：给出了相关分析文件的 保存路径 – Future Analysis：指定求解中是否要进行后续分 析（如预应力模型）。如果在project schematic 里指定了耦合分析，将自动设置该选项。 – Scratch Solver Files Directory：求解中的临时 文件夹 – 保存 ANSYS DB 分析文件 – Delete Unneeded Files： 在Mechanical APDL 中，可以选择保存所有文件以备后用 – Solver Units： Active System 或 manual. – Solver Unit System：如果以上设置是人工的，那 当Mechanical APDL共享数据的时候，就可以选 择8个求解单位系统中的一个来保证一致性（在用 户操作界面中不影响结果和载荷显示）
ANSYS workbench齿轮啮合瞬态动力学分析
ANSYS workbench齿轮啮合瞬态动力学分析齿轮传动是机械系统传动方式中应用最为广泛的一种，今天给介绍一下如何利用workbench实现齿轮啮合的瞬态动力学分析。
有限元分析流程分为3大步、3小步，如下图所示。
今天将以这种方式介绍使用workbench实现齿轮啮合的分析流程。
图1 有限元分析流程一、前处理1.1 几何模型的构建本文几何模型在SolidWorks中创建，并导入workbench中，如图所示图2 齿轮对几何模型1.2 材料定义材料选用结构钢：密度：7850kg/m3，杨氏模量：2.1e11Pa，泊松比：0.31.3 有限元模型的构建有限元模型的构建包括材料赋予、网格划分以及连接关系的构建1.3.1 材料赋予双击瞬态动力学分析流程中的Model，进入Mechanical界面，单击项目树Geometry 下的两个零件，左下角细节框中，Material处指派steel材料1.3.2 网格划分为便于分析及收敛，对网格进行一个简单的控制：首先在左侧项目树Mesh处插入一个method，选中两个齿轮，划分方法为MultiZone；然后插入两个Size，对几个参与啮合的齿面进行尺寸控制，得到了如图所示的网格模型。
图3 网格模型1.3.3 连接关系的构建连接关系包括两部分：接触和运动副，运动副可以实现齿轮的转动，接触可以实现齿轮的传力。
由于workbench会自动创建向邻近位置之间的接触，但默认接触为绑定接触，不符合实际情况，故直接删除，后续手动创建相应接触。
首先在左侧项目树Connections下插入一个Frictional contact，接触面选择其中一个齿轮参与接触的几个齿面，目标面选择另一个齿轮参与接触的几个齿面。
摩擦系数为0.15，Normal Stiffness为1，Update Stiffness为Each iteration，Time Step Controls为Automatic Bisection。
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标题：深入探讨workbench转子动力学及远端位移约束
一、引言
在工程设计和机械领域，转子动力学是一个重要的研究领域。
而在工程实践中，远端位移约束又是一个常见但复杂的问题。
本文将深入探讨workbench转子动力学及远端位移约束，帮助读者全面理解这一主题。
二、workbench转子动力学的基本概念
1. workbench转子动力学的定义
workbench转子动力学是指在工程领域中，研究转子在旋转运动中受到的力学、动力学以及振动等影响的学科领域。
2. 转子动力学的原理和应用
workbench转子动力学研究的对象是旋转机械系统，如风力发电机、汽轮机、离心压缩机等，旨在分析和优化系统的振动、动力等性能，保证系统的安全运行和稳定性。
3. 转子动力学的数学模型
在workbench转子动力学的研究中，数学模型是非常重要的工具。
通过建立数学模型，可以对转子系统的运动、振动、受力等进行准确描述和分析。
三、远端位移约束的理论基础
1. 远端位移约束的概念和意义
远端位移约束是指在机械系统中，远离约束点的一端受到的位移限制。
在工程设计中，远端位移约束的合理性对系统的稳定性和性能有重要
影响。
2. 远端位移约束的分类
远端位移约束可以分为完全约束和部分约束两种情况。
完全约束指系
统在受到约束后完全无法移动，而部分约束指系统在受到约束后仍然
可以有限制的运动。
3. 远端位移约束的数学描述
在工程实践中，远端位移约束需要通过数学方法进行描述和分析，常
用的方法包括拉格朗日乘子法、有限元法等。
四、workbench转子动力学中的远端位移约束分析
1. 远端位移约束对转子动力学的影响
在workbench转子动力学中，远端位移约束的存在会直接影响转子的振动特性、受力状态等，需要进行深入分析和研究。
2. 远端位移约束的数学建模
针对workbench转子动力学中的远端位移约束问题，需要建立相应的数学模型，对系统的动力学特性进行分析和预测。
3. 案例分析：XXX转子系统中的远端位移约束
以XXX转子系统为例，探讨其中存在的远端位移约束问题，并分析其对系统性能的影响和解决方法。
五、总结与展望
通过本文的深入探讨，相信读者对workbench转子动力学及远端位移约束有了更深入的理解。
作为工程领域的重要课题，这一主题还有许多未来的研究方向和发展空间，可以进一步探讨XXX方面的内容。
六、个人观点和结语
在工程领域中，对workbench转子动力学及远端位移约束的研究具有重要的理论和实际意义。
我个人认为，通过不断深入地研究和实践，可以更好地理解和应用这一主题，为工程实践和系统设计提供有力支持。
在这篇文章中，我们深入探讨了workbench转子动力学及远端位移约束的基本概念、理论基础、分析方法以及实际应用。
希望读者在阅读本文后，对这一主题有了更全面、深刻和灵活的理解。
七、workbench转子动力学的基本概念（续写）
在工程设计和机械领域中，转子动力学是一个非常重要的研究领域。
转子动力学主要研究转子在旋转运动中所受的力学、动力学和振动等方面的影响。
这一领域的研究内容涉及到旋转机械系统，如风力发电机、汽轮机、离心压缩机等，针对这些系统的振动、动力等性能进行分析和优化。
在工程实践中，workbench转子动力学的研究是为了保证这些旋转机械系统的安全运行和稳定性。
转子动力学的研究需要建立相应的数学模型来描述系统的运动、振动和受力情况。
通过数学模型的建立，可以对转子系统的动态性能进行准确的分析和预测。
在实际工程应用中，转子动力学的研究对于改善旋转机械系统的稳定性和性能有着重要的意义。
八、远端位移约束的理论基础（续写）
远端位移约束是在机械系统中，远离约束点的一端受到的位移限制。
在工程设计中，远端位移约束的合理性对系统的稳定性和性能有重要影响。
远端位移约束可以分为完全约束和部分约束两种情况。
完全约束指系统在受到约束后完全无法移动，而部分约束指系统在受到约束后仍然可以有一定范围的运动。
针对远端位移约束的数学描述通常采用拉格朗日乘子法、有限元法等方法进行。
这些数学方法能够有效地描述和分析远端位移约束对系统的影响，为工程设计提供重要的理论基础。
在工程实践中，远端位移约束的存在对系统的运动特性、动力学特性和振动特性都会产生重要的影响，因此需要进行深入的研究和分析。
九、workbench转子动力学中的远端位移约束分析（续写）
远端位移约束对于workbench转子动力学的影响是非常显著的。
远端位移约束的存在会直接影响到转子的振动特性、受力状态等，因此需要进行深入的分析和研究。
针对这一问题，需要建立相应的数学模型来描述系统的动力学特性，并对系统的性能进行分析和预测。
以XXX转子系统为例，我们可以对其中存在的远端位移约束问题进行深入的探讨。
通过分析XXX转子系统中的远端位移约束问题，可以揭示其对系统性能的影响以及解决方法。
这样的案例分析有助于更好地理解和应用workbench转子动力学中的远端位移约束问题。
十、总结与展望（续写）
通过本文的深入探讨，相信读者已经对workbench转子动力学及远端位移约束有了更深入的理解。
这一主题是工程领域的重要课题，对工程实践和系统设计具有重要的理论和实际意义。
未来，我们可以进一步探讨workbench转子动力学及远端位移约束的相关内容，包括更多实际工程案例分析以及更深入的数学建模和分析
方法。
这样的研究工作将为工程领域提供更多的理论支持和实际指导。
十一、个人观点和结语
我个人认为，workbench转子动力学及远端位移约束是一个非常重要且值得深入研究的主题。
通过不断地深入研究和实践，我们能够更好
地理解和应用这一主题，为工程实践和系统设计提供更为有效的支持。
相信在未来的工作中，我们能够通过不懈的努力，为这一领域的发展
做出更大的贡献。
本文通过对workbench转子动力学及远端位移约束的深入探讨，希望能够为读者提供更全面、深刻且灵活的理解，为工程领域的发展做出
贡献。
期待在未来的研究和实践中，能够取得更多有价值的成果。