ansys萬向節仿真的案例
ANSYS Workbench多體動力學實例——萬向節
最近研究的是運動仿真，因此使用了多體動力學來仿真，從總模型中拆下來一個萬向節，對其施加運動副，本文主要研究的方向有：①萬向節的運動副如何建立②從多體動力學中導出MotionLoad.txt文檔導入靜力學進行力學仿真。
推薦當運動副很多的時候，最高的效率就是現在剛體動力學中計算，因為剛體不需要劃分真正的網格，所以對于很多運動副的結構基本2-3s能出結果，這就免去了很大的計算量，可以不停的計算與修正，確保運動副正確添加。
1.導入萬向節模型
注意：這塊的simplify Geometry與simplify Topolopy都需要改為Yes，否則當有圓柱或者孔的模型導入后，會將一個完整的圓柱面分割成兩部分，不便于載荷的添加。
2.添加萬向節運動副
注意：萬向節的自由度有Z與X的旋轉，參考面為紅色，移動面為藍色，X軸需要設置為穿過選取的孔（紅色軸穿過紅色孔），Z軸同樣穿過選擇的孔（藍色軸穿過藍色孔），由于此模型本身為斜的萬向節，因此讀者可能誤認為藍色軸并未穿過藍色孔，可以思考將萬向節扳正后，藍色軸依然是穿過藍色孔的。
3.添加旋轉副
注意：在此模型中，添加2個旋轉副，并設置為Body-ground類型，代表著兩個萬向節零件可以自轉，來約束它的自由度，讀者也可以只施加1個旋轉副對比一下，就可以明白為什么要添加2個旋轉副（也可以使用其他類型的運動副），有些讀者在此模型中只添加一個萬向節副，然后插入Joint Load后并無法設置參數，這是因為萬向節副只是定義連接關系，并不代表可以直接驅動，當添加完運動副，可以查看自由度數量。
注意：ANSYS與機械原理的自由度計算方法似乎不一致，按理說本案例是2個旋轉自由度，不知為何顯示為-2個自由度。
展開 基于ANSYS的汽車轉向節拓撲優化仿真分析
實驗方案設計：以汽車轉向節在工作狀態下所承受的力和力矩為實驗參數，通過對實驗樣品施加不同方向、大小的力和力矩，來模擬汽車轉向節的工作狀態。
實驗數據記錄：記錄實驗參數設置和實驗過程中的數據，包括實驗樣品的變形情況、應變情況、應力情況等。
數據處理和分析：將實驗數據進行處理和分析，比較實驗結果和仿真結果的差異，并對實驗結果進行統計學分析和可靠性分析。
實驗樣品：
根據最優的汽車轉向節拓撲結構，制備出實驗樣品，樣品尺寸為50mm×50mm×30mm。樣品材料為鋁合金，彈性模量為70GPa，泊松比為0.33，屈服強度為250MPa。
實驗參數設置：
在實驗中，采用單向壓縮載荷方式，通過壓力機施加不同大小的壓力，來模擬轉向節在工作狀態下所承受的力和力矩。實驗參數設置如下：
壓力大小：50N、100N、150N、200N。
受力方向：豎直方向。
壓力速率：2mm/min。
實驗次數：3次。
實驗數據記錄：
實驗過程中，采用應變計和應力計等儀器來記錄實驗數據，記錄的數據包括實驗樣品的變形情況、應變情況、應力情況等。實驗數據如下表1。
數據處理和分析：
通過對實驗數據的處理和分析，可以得到實驗樣品在不同壓力下的變形量、應變量和應力量。將實驗結果和基于ANSYS的汽車轉向節拓撲優化仿真分析的結果進行比較，可以得到以下結論：
表1
在實驗中，實驗樣品的變形量、應變量和應力量均隨著壓力大小的增加而增加，與仿真結果相符合。這說明所建立的多目標拓撲優化目標函數確實能夠使得得到的汽車轉向節拓撲結構在工藝約束下具有較好的強度和剛度性能，可以滿足汽車轉向節在工作狀態下的要求。同時，實驗結果也驗證了基于ANSYS的仿真分析的可靠性和準確性。
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