慣性釋放
關注創建者：CAE追夢者 創建時間：2019-05-18
慣性釋放的視頻教程
ANSA FOR ABAQUS擺臂強度慣性釋放分析
第一節，擺臂的慣性釋放分析說明。 第二節，如何在ANSA中完成基于ABAQUS求解器的擺臂慣性釋放設置。 第三節，結果后處理。
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汽車底盤轉向節強度分析（慣性釋放法）
汽車轉向節強度分析（慣性釋放法） 課程附件內容包括： kunckle_inertia.fem （模型文件，可直接提交計算） kunckle_inertia.h3d （計算結果文件，可后處理查看） 模型供大家練習，購買視頻后即可下載附件 若附件下載后打不開，可私聊郵箱發送。
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慣性釋放的實例教程
大家現在用的hyperworks版本都比較高，這里以hyperworks14.0版本為例：
1、施加好載荷后，設置好控制卡片及相關變量，不加虛約束及其它任何形式的約束，采用慣性釋放分析汽車擺臂的受力變形情況。
應力分布圖
位移分布圖
2、施加好載荷后，設置好控制卡片及相關變量，在相應的節點處施加虛約束（操作方法及具體位置信息見操作文件），采用慣性釋放分析汽車擺臂的受力變形情況。
應力分布圖
位移分布圖
結論：從以上兩種施加慣性釋放的方法得到的結果來看，應力分布有一定的差異，應力最大的地方（危險點的位置）幾乎沒多少差異，位移變形形式差異比較大。更加詳細的說明，兩種慣性釋放結果差異原因分析，慣性釋放心得與體會見收費內容部分。
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展開 材料特性：
E = 2e11 Pa
ν = 0.3
ρ = 7850 kg/m3
載荷和約束：A端面fixed，B端面施加force=2e5N
慣性釋放關的結果：
載荷與約束
慣性釋放開的結果
但是很多分析，例如飛機在飛行時、輪船在航行（物體整體具有加速度）時，要想計算結構上的應力分布，需要采用慣性釋放(inertia relief)，在結構上施加一個虛假的約束反力來保證結構上合力的平衡。采用慣性釋放可以消除有限元方法靜力分析過程中約束點的反力對結構應力狀態的影響。
一、模型簡介
此次用于計算的模型如下圖所示，注意該模型由網格生成表面存在明顯幾何交界線：
圖一、 模型
二、材料及邊界條件設置
材料選用SimSolid自帶材料steel。采用Structural linear模塊進行計算，在SimSolid軟件中進行慣性釋放分析不需要定義約束，但是要定義慣性釋放structural - interial load - Inertia relief
在右側孔處添加集中力Z向300000N，集中力采用Remote Load施加，載荷示意圖如下圖所示：
圖二、 集中力
三、結果
提高自適應值后，應力趨于穩定，表明結果收斂，無需繼續提高自適應值。
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展開 3）在有限元分析設置中移除遠程質量點，進行完全慣性釋放，關閉弱彈簧選項，然后進行拓撲優化分析，GENESIS設置不變得到結果如下：
圖6完全慣性釋放拓撲優化結果
在ANSYS中慣性釋放，利用自身的質量施加一個加速度來提供慣性載荷，慣性載荷平衡外部載荷來消除剛體位移。我們可以發現拓撲優化后的結構在四個底角是沒有支撐材料分布的，這種結構類似于航天領域的火箭頭部結構，受力狀態也與其類似，近似在真空的情況下底部提供推力的結構。
04總結
本次案例是基于WORKBENCH平臺中GENESIS模塊拓撲優化功能探討慣性釋放如何影響支架的拓撲優化。在拓撲優化過程中，在給定的優化目標和約束條件下，通過求解將得到最優的質量分布和幾何結構。然而，實際工程中為靜態等效荷載的沖擊荷載不一定要用在具有約束的結構上。在無約束結構上的任何荷載的反饋都是來源于結構質量分布。在拓撲優化方面，可以采用靜載荷的慣性釋放法對自由結構進行優化，而不需要額外的約束。
慣性釋放屬于一種典型工況，普遍出現航空航天，汽車，船舶等工業領域，例如在處理汽車轉向節強度仿真分析中普遍采用此方法，受制于制造工藝，針對轉向節等傳統鑄件的減重優化也是輕量化設計的一個難點，尤其新能源汽車，飛行汽車等對零件質量較為敏感的產品對此有較大的需求。
目前部分企業已經開始探索和布局面向DfAM零部件設計的技術，相信未來增材打印和拓撲優化會用于更多的領域，突破現有的技術框架，制造出更驚人的產品。
作者：胡世鑫，工學碩士，安世亞太DfAM賦能業務部結構仿真工程師。
擅長結構強度耐久和動態沖擊領域，有豐富的仿真工程經驗，目前從事增材產品的拓撲優化，結構仿真工作
展開 慣性釋放按照設置虛約束的方法，你會發現這個虛約束施加起來是個問題，該施加到哪里，分別控制哪些節點的哪些自由度。控制總的自由度數是等于6，這個是毋庸置疑的。看了一下教程上的慣性釋放案例練習了一下，發現照著上面一步一步操作都出現了問題，技術鄰上也有朋友出現這個問題，還發了問題求助。出現的問題如下圖：
現針對這個問題我已解決，運行的結果如下：
工況1
工況2
工況3
工況4
技術鄰上針對慣性釋放的仿真案例相對較少。上述模型是我對書中模型進行了關于本案例方法指導無關緊要的刪除簡化，本案例提供的是該簡化模型，書上的模型運行的結果如下圖所示，動起來很可愛！
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再次歡迎各路高手共同討論學習CAE仿真！
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圖4.
例如，將一個 Standard 靜力分析步替換為 Explicit 顯式動力學分析步時，系統會自動用 Explicit 的自接觸功能替換 Standard 的自接觸，將壓力載荷完整復制，同時抑制慣性釋放載荷，因為后者在 Explicit 中并不被支持。實際建模時，建議在替換之前備份原有模型，并在替換完成后仔細檢查材料屬性、單元類型、接觸、邊界條件、載荷和預定義場等是否仍然合理。
圖3.1 方式1-默認綁定連接
圖3.2 方式2 創建角焊縫連接
② 邊界條件設置：在載荷模塊，選擇力/位移工具，如圖4.1所示，定義管接頭端部的作用載荷，主管左側施加921 kN，右側施加載荷545 kN，左側支管受拉伸載荷251.6 kN，友側支管受壓縮載荷275 kN；由于接頭沒有約束邊界條件，因此需要利用慣性釋放的方法計算結構的靜力平衡問題，選擇慣性載荷工具，定義慣性釋放
Surface traction（表面載荷）
136
（7） Body force（體力）
137
（8） Gravity（重力）
137
（9） Bolt load（螺栓載荷）
138
（10） Connector force/moment
139
（11） Inertia relief（慣性釋放
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6 設置求解，transient direct（此方法不支持慣性釋放，因此不用設置），選擇DLOAD，TSTEP。
結果對比
選擇瞬態分析的第0.2s，及第0.6s；分別對應靜態分析的10N及28N；應力云圖相同。
因此，本案例基于PERA SIM Mechanical，采用慣性釋放，對下擺臂進行強度分析。
基于ANSYS命令流自平衡框架下千斤頂作用下框架變形分析
有限元模型如下：
打開慣性釋放，點施加固定約束。
載荷顯示：
整體位移云圖
整體等效應力云圖
附件concre_cerig.txt為整個命令流
