扭矩圖
關注創建者：CAE_LJX 創建時間：2021-02-26
扭矩圖的實例教程
τ=Gγ
當我們研究桿件軸力與截面位置的關系時，需要繪制軸力圖；同樣，當我們研究桿件扭矩與截面位置的關系時，需要繪制
扭矩圖。與繪制軸力圖的方法一樣，繪制扭矩圖也用到
截面法來計算扭矩。下面討論例題3-1的材料力學解法和AMSYS解法。
一、材料力學解法：
Step1：分析受力，并計算外力偶矩。受力計算簡圖如下圖所示：
Step2：由軸的計算簡圖，使用截面法計算各軸段的扭矩。
Step3：根據計算結果，繪制扭矩圖如下圖所示：
根據扭矩圖可以看出，最大扭矩Tmax發生在CA段，其值為9.56kN·m。
二、ANSYS解法：
使用ANSYS求解該問題時，我們從以下幾個方面入手：
1. 確定分析類型：根據例題所示結構，確定分析類型為靜力學分析；
2. 確定單元類型：該結構為扭轉軸，結果需要輸出扭矩圖，因此分析時使用Beam單元；
Step1：在SCDM中創建線體模型。
由于題目中沒有給出結構的幾何尺寸，且幾何尺寸對計算結果沒有影響，所以我們隨意給定了一些結構尺寸：軸徑為10mm，BC=CA=AD=50mm。
幾何線體模型建立好以后，
使用share命令進行共享拓撲操作。建立好的幾何模型如下圖所示。（具體建模及share操作見
《ANSYS與材料力學之軸向拉伸和壓縮（一）》）
Step2：網格劃分。
自由網格劃分，網格尺寸設置為5mm。
展開 筆者從材料力學書上找到了一個類似的題目：
本文我們只探討繪制彎矩圖和扭矩圖。按照傳統做法，我們首先把每個齒輪上的作用力向該齒輪所在處軸的截面形心簡化：2個徑向力可以根據力的可傳性直接平移到傳動軸上，2個切向力可以根據力的平移定理等效移動到傳動軸上。繪制受力圖如下：
分別繪制Z向（c）、Y向（d）的彎矩圖以及扭矩圖（e）如下：
讀者考慮，如果我們要在ANSYS中繪制該題的彎矩圖和扭矩圖，該怎么操作呢？是不是還和材料力學的做法一樣，先將力向傳動軸形心進行簡化呢？使用ANSYS做的話，肯定不用這么麻煩了，那我們應該怎么加載齒輪上的切向力呢？下面該本文的主角
Remote Force出場了。
首先我們使用ANSYS求解下該題，由于今天主角是Remote Force，所以其他操作筆者簡單說一下，有疑問可以私信筆者。
Step1：創建幾何模型。
根據題目中齒輪軸的幾何尺寸和受力位置，在SCDM中創建線體模型，并共享重合拓撲。
Step2：創建Path用來繪制彎矩扭矩圖。
Step3：網格劃分
自由網格劃分，尺寸設置為20mm。
Step4：載荷及邊界條件設置。
為了施加載荷及邊界條件方便，我們將坐標系方位改為題目中的方位。
1 .載荷：徑向力和切向力。
徑向力：使用Force，位置和大小根據題目條件。
切向力：使用Remote Force，方法如下：點擊Static Structural (A5)，選擇Loads→Remote Force。
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5.5.2 動力學仿真曲線圖
如圖5-19和5-20，各個曲線變化過程中沒有出現斷點，說明本機器人結構總體的布局合理，機器人在工作過程中各關節能按照運動規劃要求平穩運行。
圖5-19 J1、J2、J3角位移曲線
(a)J1的角速度和角加速度曲線
(b)J2的角速度和角加速度曲線
(c)J3的角速度和角加速度曲線
圖5-20 關節角速度與角加速度
5.5.3 關節扭矩曲線圖
如圖5-21，肩關節與肘關節處于同一豎直線上，兩關節扭矩的值大小相等。在0到1秒之間，小臂和大臂逐漸展成水平狀態，當完成展成水平狀態時，肩關節扭矩達到最大值，同時腰部回轉關節啟動慣性力矩也達到最大值，在運動過程中，小臂全程處于水平狀態下，理論上來說肘部關節扭矩應保持不變，但由圖中曲線可以看出，肘部關節扭矩有較大波動，此外，肩關節扭矩在1到2秒和3到4秒也有較大波動，原因是機器人是一種存在復雜耦合關系的機械系統，各個關節的運動會對其他關節的運動造成一定的影響。
（a）關節J1的扭矩變化圖
(b)關節J2的扭矩變化圖
(c)關節J3的扭矩變化圖
圖5-21 關節扭矩圖
機械臂admas建模
工況下末端的路徑規劃
J1、J2、J3角位移曲線 J1、J2、J3角速度曲線
J1、J2、J3角加速度曲線關節J1的扭矩變化圖關節J2的扭矩變化圖關節J3的扭矩變化圖
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展開 基于ansys的梁格法曲線橋梁分析
一、工程背景
曲線連續梁橋總體布置及主梁標準斷面見下圖，材料采用C50混凝土，彈性模量為Eh=3.45e4MPa，泊松比為μ=0.2。全橋結構在支承處設置厚度為50cm的橫隔板（不考慮過人洞）。
二、梁格法
三、Ansys計算分析
1、命令流見附件！
2、計算結果圖
單元圖：
自重載荷作用下的位移云圖：
縱梁：
整體縱梁剪力圖：
整體縱梁扭矩圖：
整體縱梁彎矩圖：
1#縱梁剪力圖：
1#縱梁扭矩圖：
1#縱梁彎矩圖：
2#縱梁剪力圖：
2#縱梁扭矩圖：
2#縱梁彎矩圖：
3#~5#縱梁剪力圖：
3#~5#縱梁扭矩圖：
3#~5#縱梁彎矩圖：
詳細命令流見附件，感興趣的可以查看！
展開 筆者從材料力學書上找到了一個類似的題目：
本文我們只探討繪制彎矩圖和扭矩圖。按照傳統做法，我們首先把每個齒輪上的作用力向該齒輪所在處軸的截面形心簡化：2個徑向力可以根據力的可傳性直接平移到傳動軸上，2個切向力可以根據力的平移定理等效移動到傳動軸上。繪制受力圖如下：
分別繪制Z向（c）、Y向（d）的彎矩圖以及扭矩圖（e）如下：
讀者考慮，如果我們要在ANSYS中繪制該題的彎矩圖和扭矩圖，該怎么操作呢？是不是還和材料力學的做法一樣，先將力向傳動軸形心進行簡化呢？使用ANSYS做的話，肯定不用這么麻煩了，那我們應該怎么加載齒輪上的切向力呢？下面該本文的主角
Remote Force出場了。
首先我們使用ANSYS求解下該題，由于今天主角是Remote Force，所以其他操作筆者簡單說一下，有疑問可以私信筆者。
Step1：創建幾何模型。
根據題目中齒輪軸的幾何尺寸和受力位置，在SCDM中創建線體模型，并共享重合拓撲。
Step2：創建Path用來繪制彎矩扭矩圖。
Step3：網格劃分。
自由網格劃分，尺寸設置為20mm。
Step4：載荷及邊界條件設置。
為了施加載荷及邊界條件方便，我們將坐標系方位改為題目中的方位。
1 .載荷：徑向力和切向力。
徑向力：使用Force，位置和大小根據題目條件。
切向力：使用Remote Force，方法如下：點擊Static Structural (A5)，選擇Loads→Remote Force。
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圖11 電機電流信號
下圖為電機輸出扭矩時域對比波形圖。由圖中波形直觀對比可清晰觀察到：在采用諧波注入控制策略后，電機扭矩的穩態波動幅值（峰值 - 峰值，P-P）顯著減小，扭矩輸出的平滑性大幅提升；同時，針對預設目標抑制的特定諧波階次，其對應的扭矩脈動分量幅值得到明顯抑制，相較于無諧波注入工況，該階次扭矩脈動的峰值降幅顯著。
HBK電驅動測試方案
使用HBK eDrive系統進行動態功率和瞬態扭矩、效率Map圖、轉矩波動、諧波分析、電機性能測試、電機下線檢測等。
# 注：以上所有內容均包含現場演示，建議您攜帶LAN-XI模塊（至少一臺）、加速度計或傳聲器（至少一臺）、安裝有測量軟件的電腦，方便操作練習。
具體仿真過程圖如下圖3-5與3-6所示：
由上述分析結果可知，機器人在上下坡過程中驅動輪所需最大驅動扭矩為36N.m左右，與之前理論分析計算的38.81N.m之間存在微小誤差，該誤差在合理范圍之內，在下坡階段為了防止速度過快，需要對驅動輪進行降速，因此扭矩出現如圖所示的負數情況。
圖3 湍流模型、算法及離散格式設置
4.計算結果分析
從扭矩監控圖（圖4）可以看出，在1200步時，雙槳扭矩的計算結果已基本穩定，為18.68N·m。
在扭矩圖中觀察到階次的并非由電機的四個極對結構所產生，而是因電機中的其他物理部件（即主軸共振）所產生。
（a）關節J1的扭矩變化圖
(b)關節J2的扭矩變化圖
(c)關節J3的扭矩變化圖
圖5-21 關節扭矩圖
機械臂admas建模
工況下末端的路徑規劃
J1、J2、J3角位移曲線 J1、J2、J3角速度曲線
J1、J2、J3角加速度曲線關節J1的扭矩變化圖關節J2的扭矩變化圖關節J3的扭矩變化圖
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01 繪制軸力和軸力圖
02 平面應力和平面應變
03 提取任一截面上的應力
04 胡克定律
05 拉（壓）桿的應變能
06 應力集中
07 材料力學知識回顧與WB中剛性梁的探討
08 繪制扭矩和扭矩圖
轉子-軸承系統的扭轉振動計算分析 包括扭振固有頻率和振型分析、頻率響應分析和瞬態響應分析；計算分析結果應包括：固有頻率，振型圖，坎貝爾圖，扭矩、扭轉角和扭轉應力頻率域響應和時間域響應等。 4.
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下面我們以基底拓撲的例子來示意說明：基底底部為帶四個沉孔的長方體塊，四個沉孔上環面及柱面固定支持，兩耳板內孔受500 N·m扭矩，如下圖一所示，模型網格劃分如圖二所示。求解后，查看等效應力結果，最大等效應力為112.6MPa。
