ansys 機(jī)構(gòu)仿真的案例
基于Ansys WB平臺(tái)搖臂機(jī)構(gòu)仿真
作者：圓周率
近日在Ansys WB群內(nèi)有網(wǎng)友曬出一張gif動(dòng)態(tài)圖，該圖為一個(gè)搖臂機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)圖（見圖1），從圖中筆者判斷該機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)是采用ansys經(jīng)典界面內(nèi)MPC184單元控制其運(yùn)動(dòng)（此時(shí)心中不由佩服作者聰聰使用ansys經(jīng)典界面的能力，原文點(diǎn)擊https://mp.weixin.qq.com/s/qdMjw3zBKpdFvpHRlZmX2Q）。許久以前筆者曾經(jīng)使用過(guò)經(jīng)典界面的MPC184單元，該單元運(yùn)動(dòng)類型有很多，旋轉(zhuǎn)、平動(dòng)等等各類機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)形式都可以在單元內(nèi)選擇。
圖1 搖臂機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)圖（摘自網(wǎng)友“聰聰”文章內(nèi)的截圖）
應(yīng)其他網(wǎng)友的好奇心，詢問(wèn)WB平臺(tái)是否具有對(duì)搖臂機(jī)構(gòu)仿真的能力，故筆者通過(guò)此文講述一下如何通過(guò)WB平臺(tái)對(duì)此機(jī)構(gòu)的仿真。
首先從建模開始，筆者采用WB的DesignModeler對(duì)本機(jī)構(gòu)建模（如圖2），
圖2 建模圖
在XY平面建立三個(gè)草圖（如圖3），分別為十字支架，搖臂OC,搖臂BC及CA（注意：搖臂BC和CA不能為一條直線，必須分成兩段，分別為BC及CA，主要是考慮到OC與ACB的連接，后續(xù)mechanical環(huán)境設(shè)置時(shí)C點(diǎn)需要設(shè)置旋轉(zhuǎn)副）。
圖3
下面開始在DesignModeler內(nèi)概念建模，點(diǎn)擊concept—Lines from Sketches,分別基于剛剛繪制的三個(gè)草圖建立Line1、Line2及Line3（注意：建立Line2和Line3時(shí)，其Detail View內(nèi)的operation必須設(shè)置成Add frozen，讀者知道這是為什么嗎？如圖4及圖5）。
展開 基于Ansys Workbench平臺(tái)搖臂機(jī)構(gòu)仿真模擬
近日在Ansys WB群內(nèi)有網(wǎng)友曬出一張gif動(dòng)態(tài)圖，該圖為一個(gè)搖臂機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)圖（見圖1），從圖中筆者判斷該機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)是采用ansys經(jīng)典界面內(nèi)MPC184單元控制其運(yùn)動(dòng)。許久以前筆者曾經(jīng)使用過(guò)經(jīng)典界面的MPC184單元，該單元運(yùn)動(dòng)類型有很多，旋轉(zhuǎn)、平動(dòng)等等各類機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)形式都可以在單元內(nèi)選擇。
圖1 搖臂機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)圖
應(yīng)其他網(wǎng)友的好奇心，詢問(wèn)WB平臺(tái)是否具有對(duì)搖臂機(jī)構(gòu)仿真的能力，故筆者通過(guò)此文講述一下如何通過(guò)WB平臺(tái)對(duì)此機(jī)構(gòu)的仿真。
首先從建模開始，筆者采用WB的DesignModeler對(duì)本機(jī)構(gòu)建模（如圖2），
圖2 建模圖
在XY平面建立三個(gè)草圖（如圖3），分別為十字支架，搖臂OC,搖臂BC及CA（注意：搖臂BC和CA不能為一條直線，必須分成兩段，分別為BC及CA，主要是考慮到OC與ACB的連接，后續(xù)mechanical環(huán)境設(shè)置時(shí)C點(diǎn)需要設(shè)置旋轉(zhuǎn)副）。
圖3
下面開始在DesignModeler內(nèi)概念建模，點(diǎn)擊concept—Lines from Sketches,分別基于剛剛繪制的三個(gè)草圖建立Line1、Line2及Line3（注意：建立Line2和Line3時(shí)，其Detail View內(nèi)的operation必須設(shè)置成Add frozen，讀者知道這是為什么嗎？如圖4及圖5）。
圖4
圖5
現(xiàn)在開始建立此機(jī)構(gòu)的梁截面，點(diǎn)擊concept—cross section—circular，筆者統(tǒng)一使用一個(gè)圓截面作為十字支架及兩個(gè)搖臂的梁截面，圓半徑各位網(wǎng)友可以根據(jù)自己模型的相對(duì)大小定制，如圖5。
圖6
最后為三個(gè)Line body設(shè)置剛剛生成的圓截面。
展開 ANSYS Workbench 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)多剛體動(dòng)力學(xué)模塊仿真分析案例
例如：
Revolute：轉(zhuǎn)動(dòng)副，只允許繞局部坐標(biāo)Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)；
Spherical：球鉸副，允許三個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，限制三個(gè)方向的平動(dòng)；
Cylindrical：允許Z向平動(dòng)及繞Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)；
下面，我們通過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的多剛體動(dòng)力學(xué)模塊仿真分析，來(lái)學(xué)習(xí)一下workbench中運(yùn)動(dòng)副的應(yīng)用。
問(wèn)題描述：如圖所示曲柄連桿機(jī)構(gòu)，材料為結(jié)構(gòu)鋼，連桿1以6rad/s的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。
淺析機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真分析在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中的作用
首先對(duì)UG/ Scenario和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，然后以自卸車舉升機(jī)構(gòu)為例，介紹了機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真分析在機(jī)械設(shè)計(jì)中的方法和技巧。
引言
傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)總是先制定設(shè)計(jì)方案，然后再采用理論力學(xué)的方法計(jì)算其運(yùn)動(dòng)學(xué)或者動(dòng)力學(xué)特性，而后再進(jìn)行優(yōu)化、強(qiáng)度分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。這個(gè)過(guò)程單就運(yùn)動(dòng)學(xué)或者動(dòng)力學(xué)特性分析而言，要經(jīng)過(guò)大量的理論分析及計(jì)算。本文作者以一汽集團(tuán)的自卸車舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為例，采用UG軟件的運(yùn)動(dòng)仿真功能來(lái)說(shuō)明一種運(yùn)動(dòng)學(xué)或者動(dòng)力學(xué)特性分析的新的設(shè)計(jì)方法。
1、介紹
機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真分析，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械工程中非常復(fù)雜、精確的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析，在實(shí)際制造前利用零件的三維數(shù)字模型進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真已成為現(xiàn)代CAD工程中的一個(gè)重要方向及課題。機(jī)構(gòu)仿真分析所解決的問(wèn)題有以下幾點(diǎn)：位移、速度、加速度、力，解決零件間干涉、作用力、反作用力等問(wèn)題。一般說(shuō)，工程師首先將零件的三維模型建好，其次確定運(yùn)動(dòng)零件，并確定各運(yùn)動(dòng)零件之間的約束關(guān)系，最后利用特定分析軟件進(jìn)行機(jī)構(gòu)分析，如ADAMS、ANSYS等。其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)為建立零件間約束關(guān)系及載荷定義，并求解。
UG軟件是美國(guó)EDS公司推出的大型CAD/CAE/CAM軟件，它的運(yùn)動(dòng)分析模塊（UG Scenario）是一個(gè)模擬仿真分析的設(shè)計(jì)工具，它是ADAMS軟件的一個(gè)子集。它既能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)（Kinematic）分析，又能進(jìn)行動(dòng)力學(xué)（Dynamic）分析。典型步驟如下：首先將要分析的裝配圖存入一個(gè)Scenario文件，確定分析所需構(gòu)件（LINKS），再建立構(gòu)件之間的運(yùn)動(dòng)副（JOINTS），然后定義整個(gè)機(jī)構(gòu)承受的載荷（FORCES），進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真，從中得出所分析的運(yùn)動(dòng)副處的位移、速度、加速度及力的數(shù)值及特性曲線，為下一步做有限元分析或作強(qiáng)度分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)。
展開 
[原創(chuàng)] 雙滑塊機(jī)構(gòu):Matlab－SIMULINK機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)仿真
10.simulink仿真經(jīng)驗(yàn)。
寫在前面的話：
本作品版權(quán)屬本人和中國(guó)CAE聯(lián)盟Matlab板塊所有，可供任何人、任何免費(fèi)網(wǎng)站或論壇下載傳播。不得用于其他商業(yè)用途。
本案例目的：
介紹初學(xué)者認(rèn)識(shí)Matlab－SIMULINK，了解機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)仿真基本概念及Matlab－SIMULINK運(yùn)行方式。
問(wèn)題的提出：
考慮如圖1所示的雙滑塊機(jī)構(gòu)： 建立以如圖1中所示的力Fe為輸入的動(dòng)態(tài)仿真。使用下表1列出的參數(shù)，畫出若Fe以10 sin(5t)的規(guī)律變化時(shí)滑塊處正反力的變化規(guī)律。
說(shuō)明：
案例的分析分如下幾個(gè)步驟進(jìn)行：1．運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，2．質(zhì)心加速度方程，3．閉環(huán)矢量方程，4. 系統(tǒng)方程組裝，5. 仿真實(shí)現(xiàn)，6. 仿真結(jié)果。在進(jìn)行機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)仿真之前需要進(jìn)行一些概念和技術(shù)說(shuō)明。
參考文獻(xiàn)：
[1] John Gardner. Simulations of Machines:Using MATLAB and Simulink[M]. Thomson.
[2] 薛定宇. 基于MATLAB/Simulink的系統(tǒng)仿真技術(shù)與應(yīng)用[M]. 清華大學(xué)出版社
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展開 ProE機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真
ProE機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真.doc
結(jié)構(gòu)靜力分析指南.pdf
機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真分析
1.3、創(chuàng)建rigid body
rigid body用于施加轉(zhuǎn)速，通過(guò)旋轉(zhuǎn)來(lái)帶動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。
1.4、創(chuàng)建約束
本例中的約束是在ANSA中完成的，這個(gè)因人而異。
二、求解設(shè)置
1.1、分析步設(shè)置
選擇合適的分析類型，設(shè)置好計(jì)算時(shí)間。
1.2、接觸設(shè)置
摩擦系數(shù)設(shè)置為0.1，選擇合適的接觸類型。
1.3、鉸鏈創(chuàng)建
本例中需要?jiǎng)?chuàng)建很多鉸鏈，具體操作步驟請(qǐng)看視頻。
1.4、重力加速度
施加向下的重力場(chǎng)，用于模擬真實(shí)工作環(huán)境。
1.5、加載
轉(zhuǎn)動(dòng)輪處施加轉(zhuǎn)速值，并添加幅值曲線，確保計(jì)算過(guò)程中的收斂性。
1.6、提交計(jì)算
三、后處理
1.1、位移云圖
1.2、應(yīng)力
1.3、速度
1.4、某個(gè)節(jié)點(diǎn)的速度曲線
四、詳細(xì)操作視頻教程網(wǎng)址如下：
http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c15726
展開 ProE機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真
ProE機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真
ProE機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真.doc
結(jié)構(gòu)靜力分析指南.pdf
SIMULINK與機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)仿真
附件1為西安交通大學(xué)出版的《機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)仿真使用MATLAB和SIMULINK》上的例子，你可以參考一下。
附件2為基于《MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)仿真技術(shù)與應(yīng)用》中的機(jī)械運(yùn)動(dòng)例子，原例子無(wú)法運(yùn)行，做了簡(jiǎn)單的修改
89803-MechanicSimulink.rar
89805-mechine.rar
LS_DYNA 平面連桿機(jī)構(gòu)的仿真
連桿機(jī)構(gòu)（Linkage Mechanism）又稱低副機(jī)構(gòu)，是機(jī)械的組成部分中的一類，指由若干（兩個(gè)以上）有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件用低副（轉(zhuǎn)動(dòng)副或移動(dòng)副）聯(lián)接組成的機(jī)構(gòu)。
平面連桿機(jī)構(gòu)中最基本也是應(yīng)用最廣泛的一種型式是由四個(gè)構(gòu)件組成的平面四桿機(jī)構(gòu)。由于機(jī)構(gòu)中的多數(shù)構(gòu)件呈桿狀，所以常稱桿狀構(gòu)件為桿。低副是面接觸，耐磨損；加上轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副的接觸表面是圓柱面和平面，制造簡(jiǎn)便，易于獲得較高的制造精度。連桿機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械和儀表中。
操作視頻觀看地址：https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c11520
有限元模型
2.鏈接關(guān)系
3.模型中所使用到的關(guān)鍵字：
*SET_NODE_LIST
*INITIAL_VELOCITY_GENERATION
*LOAD_BODY_Y
*CONSTRAINED_NODAL_RIGID_BODY
*DEFINE_CURVE
*BOUNDARY_SPC_NODE
*SECTION_SHELL
*MAT_PLASTIC_KINEMATIC
…………
4.結(jié)果云圖
展開 ADAMS行星齒輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)仿真
行星齒輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)仿真
1 行星齒輪機(jī)構(gòu)組成
行星齒輪機(jī)構(gòu)如圖1所示，主要由太陽(yáng)輪、行星支架、行星輪和內(nèi)齒輪組成。通常內(nèi)齒輪固定，太陽(yáng)輪和行星支架一個(gè)作為輸入軸一個(gè)作為輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，行星輪在和行星支架一起轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)繞行星支架上的轉(zhuǎn)軸自轉(zhuǎn)。
圖1行星齒輪機(jī)構(gòu)圖
2 行星齒輪運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真過(guò)程
2.1 模型的簡(jiǎn)化及導(dǎo)入
ADAMS軟件對(duì)減速器仿真時(shí)需要將一些對(duì)仿真結(jié)果影響不大的零件進(jìn)行簡(jiǎn)化，例如螺栓、軸承、螺栓孔、擋圈、鍵等這些零件對(duì)仿真結(jié)果不會(huì)產(chǎn)生較大影響。為了提高仿真的效率，就有必要對(duì)這些對(duì)仿真影響不大的零件進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，提高仿真的效率。本文將建立好減速器實(shí)體模型導(dǎo)入ADAMS/View中后，然后對(duì)這些對(duì)仿真結(jié)果影響不大的零件進(jìn)行忽略處理。
模型導(dǎo)入，由于UG與ADAMS之間能實(shí)現(xiàn)模型的直接導(dǎo)入，但是它們只能識(shí)別某些格式文件，因此本文在UG軟件中完成裝配圖后直接將裝配圖另存為為ADAMS可讀出的Parasolid格式的文件，然后在ADAMS軟件界面中點(diǎn)擊“File”（文件）一“import”（輸入）命令，選擇已保存好的parasolid（*.x_t）文件，然后點(diǎn)擊“確定”命令即可，這樣模型就導(dǎo)入到ADAMS/View 中。
展開 
基于Solid Edge的高級(jí)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真
本文以單、雙萬(wàn)向聯(lián)軸結(jié)機(jī)構(gòu)為例，簡(jiǎn)述運(yùn)用Solid Edge 三維造型和裝配模塊進(jìn)行機(jī)構(gòu)的裝配、運(yùn)動(dòng)模擬及運(yùn)動(dòng)分析、動(dòng)力分析的過(guò)程。
在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，分析輸入/輸出構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的相關(guān)性是比較困難和繁瑣的，但若能方便地得到輸入/輸出構(gòu)件及相關(guān)中間構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)曲線，解決這類問(wèn)題就會(huì)容易許多。
Solid Edge 具有功能強(qiáng)大的三維造型模塊和裝配模塊，而Dynamic Designer/Motion for Solid Edge實(shí)現(xiàn)了Dynamic Desinger和Solid Edge的無(wú)縫集成，用戶不必離開自己所熟悉的Solid Edge界面，就可以對(duì)所設(shè)計(jì)的裝配體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。
Dynamic Designer產(chǎn)品由Simply Motion、Motion和Professional組成，用戶可以根據(jù)設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度進(jìn)行選擇，也可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的情況逐步升級(jí)到更高一級(jí)的產(chǎn)品。在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，熟練使用以上模塊，完成零件的三維實(shí)體造型，模擬整個(gè)機(jī)構(gòu)的裝配，分析裝配干涉情況，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)模擬、運(yùn)動(dòng)干涉分析和動(dòng)力分析，即可實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的精確設(shè)計(jì)，優(yōu)化機(jī)器的性能和可靠性，從而減少?gòu)脑O(shè)計(jì)到產(chǎn)品的開發(fā)周期。
本文以單、雙萬(wàn)向聯(lián)軸結(jié)機(jī)構(gòu)為例，簡(jiǎn)述了運(yùn)用以上模塊進(jìn)行機(jī)構(gòu)的裝配、運(yùn)動(dòng)模擬及運(yùn)動(dòng)分析、動(dòng)力分析的過(guò)程。
一、單萬(wàn)向聯(lián)軸結(jié)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析
圖1是應(yīng)用Solid Edge的Part模塊制作的十字結(jié)、叉軸和支架。在支架的制作中要注意精確定位左右軸孔的位置及角度，以便準(zhǔn)確安裝。
圖1 十字結(jié)、叉軸和支架的實(shí)體造型
圖2為裝配后的單萬(wàn)向聯(lián)軸結(jié)，裝配中左右叉軸與支架、十字結(jié)的定位關(guān)系均為軸對(duì)齊、面對(duì)齊。
展開 本人以前作的曲柄劃塊機(jī)構(gòu)仿真
comprelaaa.m
function [x]=compvelaaa(u)
%
%copyright 2006
%Chaof Li
%
%u(1)=omega2
%u(2)=theta2
%u(3)=theta3
%
% Define the geometry
%
r2=1.0
r3=4.0
a=[r3*sin(u(3)) 1; -r3*cos(u(3)) 0];
b=[-r2*u(1)*sin(u(2));r2*u(1)*cos(u(2))];
%
x=inv(a)*b;
exaple0520.mdl
未命名.bmp
samcef傳動(dòng)機(jī)構(gòu)仿真分析
在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)仿真方面，SAMCEF提供了齒輪傳動(dòng)，帶傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)等多種傳動(dòng)方式的建模方式，其中：齒輪傳動(dòng)建模方面相對(duì)簡(jiǎn)單，samcef提供了幾乎所有的齒輪建模，包括直齒、錐齒、斜齒、齒輪齒條、內(nèi)齒外齒等傳動(dòng)的建模，samcef field下可以設(shè)置各種參數(shù)完成建模。帶傳動(dòng)與鏈傳動(dòng)則相對(duì)復(fù)雜，具體建模見附件，拿帶傳動(dòng)來(lái)說(shuō)，需要將帶設(shè)置為SHELL單元，并利用SAMCEF提供的接觸建模方式建立帶與帶輪的接觸關(guān)系，在此還可以利用Bacon在Epiloug中設(shè)置接觸方式。
齒輪建模實(shí)例：
http://yun.baidu.com/pcloud/album/info?query_uk=1882165809&album_id=8056144358154877990
帶傳動(dòng)建模實(shí)例：
http://yun.baidu.com/pcloud/album/info?query_uk=1882165809&album_id=1227852791335855362
展開 samcef 多體運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 仿真一例
Samcef環(huán)境中的艙體仿真，此部件有多柔體，復(fù)合材料組成。裝配連接主要應(yīng)用了hinges，spherical及prismatic。艙體為碳纖維材料，分析方法采用隱式非線性。
其中可伸縮的jack為剛體，材料為合金鋼，艙體頂部可開合的為3mm的柔性殼，艙體由三層碳纖維組成。
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