概述

液壓千斤頂利用液壓動力，以遠高于輸入力的力來舉升重物。本仿真使用流體靜壓單元對液壓千斤頂進行建模，并闡述體積模量的概念。實際應用中，液壓千斤頂通常使用油作為液體，油的高體積模量使得加載過程中液體體積幾乎保持不變。

目標

• 理解體積模量的影響
• 熟悉流體靜壓單元的使用

步驟

1. 打開 Ansys Workbench，創建一個"靜力結構"分析。檢查單位設置。

2. 導入幾何模型（圖1）。大的綠色圓柱體截面積為 314 平方毫米，小的綠色圓柱體截面積為 0.78 平方毫米。因此，當 1 牛頓的力作用在小圓柱體上時，大圓柱體應產生 402.6 牛頓的反作用力。

（圖1：液壓千斤頂的幾何模型）

3. 定義接觸并對部件進行網格劃分。使用固定關節將剛性框架固定在地面上，并使用平移關節僅允許圓柱體垂直運動（圖2）。對于小圓柱體，定義網格尺寸為 0.25 毫米。將 1000 千克的點質量分配到大圓柱體的頂部表面上。

（圖2：關節示意圖）

4. 定義分析設置和邊界條件。開啟大變形并定義一些子步。在垂直方向上定義地球重力，并將小圓柱體向下移動 3 毫米。由于流體的體積模量導致體積變化可忽略不計，可以假設體積守恒，大圓柱體的垂直運動應為 3 毫米/402.6 ≈ 0.0075 毫米（圖3）。

（圖3：邊界條件示意圖）

5. 插入命令行以定義流體靜壓單元。在插入命令行之前，創建一個命名選擇，包含構成油液封閉體積的面（圖4）。在分析設置中插入一個命令片段。命令如圖 5 所示，其中定義了油的體積模量和密度。

（圖4：用于定義流體靜壓單元的封閉表面）

（圖5：創建流體靜壓單元的命令）

6. 運行仿真并查看結果。大圓柱體垂直運動的歷史曲線圖如圖 6 所示。在 0 到 1 秒期間，圓柱體因重力向下移動，隨后因小圓柱體的運動向上移動約 0.0075 毫米，與預測值一致。作用在小圓柱體上的力如圖 7 所示。24.5 × 402.6 ≈ 9800 牛頓。總之，要舉升 9800 牛頓的重物，僅需 24.5 牛頓的輸入力。

（圖6：大圓柱體的位移）

（圖7：作用在小圓柱體上的力）

總結

本文介紹了液壓千斤頂的仿真。流體靜壓單元能夠在結構分析中模擬流體行為，但需要使用命令行方法。

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