ansys汽車動(dòng)荷載的案例
ANSYS的Follw201（隨動(dòng)荷載）單元的簡(jiǎn)單應(yīng)用
ANSYS的Follw201單元的簡(jiǎn)單應(yīng)用
ANSYS的Follw201單元是ansys的幾個(gè)特殊單元（比如mesh200）之一，稱為隨動(dòng)荷載單元。都知道在ansys里面施加壓力載荷pressure時(shí)，其實(shí)載荷是可以隨動(dòng)的，也就是能夠一直保持著面的法線方向，而施加集中了或者力矩時(shí)則不能保證。Follw201單元便能解決這個(gè)問題。
Follw201單元是一個(gè)單節(jié)點(diǎn)的3D單元，具有六個(gè)自由度，只能夠覆蓋在既有單元節(jié)點(diǎn)上，而且節(jié)點(diǎn)必須具有3個(gè)平移自由度和3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，也即是只能用在梁?jiǎn)卧蜌卧希瑢?shí)體單元僅有三個(gè)自由度。
Follw201單元主要用于幾何非線性分析問題中，在這類問題的分析過程中幾何會(huì)發(fā)生比較大的變形，面或線的法線方向可能發(fā)生比較大的變化，施加的載荷的方向是否隨動(dòng)對(duì)結(jié)果的影響非常大。也就是用到此單元時(shí)會(huì)配對(duì)使用Nlgeon,on命令以打開大變形開關(guān)。如下圖所示為單元示意圖。
圖1
每個(gè)單元有兩個(gè)面，面1用于設(shè)定集中力的大小，面2用于設(shè)置力矩的大小，面的方向在應(yīng)用時(shí)是通過單元的實(shí)常數(shù)進(jìn)行定義的。
另外還需要注意，有限元求解的時(shí)候大部分是求解對(duì)稱矩陣，但隨動(dòng)荷載單元的應(yīng)用則包括了隨動(dòng)荷載剛化效應(yīng)，使剛度矩陣為非對(duì)稱的，因此需要采用非對(duì)稱求解器進(jìn)行計(jì)算。
下面是具體應(yīng)用，建一根梁?jiǎn)卧诹旱亩瞬渴┘与S動(dòng)集中力。
/prep7
!定義參數(shù)
EE=207E3
B=10
LCD=300
AA=B*B
IZ=B**4/12
PHZ=EE*IZ/LCD/LCD
!定義單元和材料
!201單元不需要定義材料
et,1,beam4
et,2,follw201
mp,ex,1,ee
mp,prxy,1,0.3
!定義實(shí)常數(shù)，實(shí)常數(shù)1設(shè)置梁?jiǎn)卧膮?shù)
r,1,aa,iz,iz,b,b
r,2,,1.0
!
展開 ANSYS特殊單元——Follw201（隨動(dòng)荷載）單元
ANSYS的Follw201單元是ANSYS的幾個(gè)特殊單元（比如mesh200）之一，稱為隨動(dòng)荷載單元。都知道在ansys里面施加壓力載荷pressure時(shí)，其實(shí)載荷是可以隨動(dòng)的，也就是能夠一直保持著面的法線方向，而施加集中了或者力矩時(shí)則不能保證。Follw201單元便能解決這個(gè)問題。
Follw201單元是一個(gè)單節(jié)點(diǎn)的3D單元，具有六個(gè)自由度，只能夠覆蓋在既有單元節(jié)點(diǎn)上，而且節(jié)點(diǎn)必須具有3個(gè)平移自由度和3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，也即是只能用在梁?jiǎn)卧蜌卧希瑢?shí)體單元僅有三個(gè)自由度。
Follw201單元主要用于幾何非線性分析問題中，在這類問題的分析過程中幾何會(huì)發(fā)生比較大的變形，面或線的法線方向可能發(fā)生比較大的變化，施加的載荷的方向是否隨動(dòng)對(duì)結(jié)果的影響非常大。也就是用到此單元時(shí)會(huì)配對(duì)使用Nlgeon,on命令以打開大變形開關(guān)。如下圖所示為單元示意圖。
圖1
每個(gè)單元有兩個(gè)面，面1用于設(shè)定集中力的大小，面2用于設(shè)置力矩的大小，面的方向在應(yīng)用時(shí)是通過單元的實(shí)常數(shù)進(jìn)行定義的。
另外還需要注意，有限元求解的時(shí)候大部分是求解對(duì)稱矩陣，但隨動(dòng)荷載單元的應(yīng)用則包括了隨動(dòng)荷載剛化效應(yīng)，使剛度矩陣為非對(duì)稱的，因此需要采用非對(duì)稱求解器進(jìn)行計(jì)算。
下面是具體應(yīng)用，建一根梁?jiǎn)卧诹旱亩瞬渴┘与S動(dòng)集中力。
/prep7
!定義參數(shù)
EE=207E3
B=10
LCD=300
AA=B*B
IZ=B**4/12
PHZ=EE*IZ/LCD/LCD
!定義單元和材料
!201單元不需要定義材料
et,1,beam4
et,2,follw201
mp,ex,1,ee
mp,prxy,1,0.3
!定義實(shí)常數(shù)，實(shí)常數(shù)1設(shè)置梁?jiǎn)卧膮?shù)
r,1,aa,iz,iz,b,b
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展開 【案例】ANSYS動(dòng)荷載過三跨簡(jiǎn)支梁橋
各位看官你們好，最近閑來無聊，學(xué)了些ansys皮毛。
本案例模擬的是移動(dòng)荷載施加在鋼軌上，求解鋼軌、軌道板、橋梁的動(dòng)力學(xué)相關(guān)參數(shù)指標(biāo)。
模型效果展示如下：
所采用的建模方式為純APDL搭建
鋼軌考慮為梁?jiǎn)卧壍腊蹇紤]為板單元，橋梁考慮為實(shí)體單元。
此案例為通用案例，旨在讓大家學(xué)習(xí)后可以自由發(fā)揮到各自的模型中，或者給大家提供建模計(jì)算方法，便于各位各自到其領(lǐng)域中發(fā)揮各自所長(zhǎng)
接下來進(jìn)行鋼軌、軌道板、橋梁動(dòng)力學(xué)指標(biāo)的效果展示
鋼軌、軌道板、橋梁的位移都是絕對(duì)位移！
如有需求，請(qǐng)咨詢：
ANSYS在混動(dòng)與電動(dòng)汽車電源逆變器的多物理場(chǎng)仿真應(yīng)用
在競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的混動(dòng)與電動(dòng)汽車市場(chǎng)，如何提高系統(tǒng)的效率、穩(wěn)定性與可靠性，已成為每一名動(dòng)力工程師必須要考慮的問題。電源逆變器在傳動(dòng)系統(tǒng)中扮演著一個(gè)至關(guān)重要的角色。在一個(gè)4x6英寸的封裝中包含有6個(gè)IGBT，他們可以非常迅速的開關(guān)數(shù)百安培的電流，為電機(jī)、控制電子和其它系統(tǒng)提供交流電源。IGBT的開關(guān)頻率可以從幾十到幾百千赫茲不等，開關(guān)的開啟和關(guān)閉時(shí)間大約在50到100納秒之間。
由于IGBT擁有極高的開關(guān)速度使得其在逆變器中的作用十分有效，但與此同時(shí)也帶來了兩大電磁問題。第一，通過載流結(jié)構(gòu)的傳導(dǎo)輻射通常小于30MHz，這可能會(huì)影響系統(tǒng)的電力完整性，同時(shí)能量的反射波也有可能損壞逆變器和電機(jī)；第二，通過空氣的輻射電磁場(chǎng)通常大于30MHz，這可能會(huì)使得到其它汽車的電子系統(tǒng)受到影響。
為了符合政府和國(guó)際的汽車電磁排放標(biāo)準(zhǔn)，這兩個(gè)問題是必須要考慮的，因此負(fù)責(zé)逆變器電源系統(tǒng)的工程師必須對(duì)系統(tǒng)的電磁兼容/電磁干擾（EMC/EMI）進(jìn)行分析。要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，必須先解決控制EMC/EMI行為的底層物理問題，然后再應(yīng)用到電路與系統(tǒng)之間。采用仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方法的優(yōu)勢(shì)在于不僅可以考慮電磁兼容與電磁干擾，還可以考慮的其它電磁問題，如電流質(zhì)量、功耗和整個(gè)系統(tǒng)的效率。
通常，使用線性電路元件和簡(jiǎn)單的電路求解器進(jìn)行計(jì)算要求對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行大量的粗略假設(shè)與近似。但不能跳過模擬底層物理這一關(guān)鍵步驟進(jìn)行計(jì)算，否則所得到的結(jié)果是不正確的。除此以外要想獲得令人滿意的結(jié)果，可能還需要對(duì)硬件原型多次循環(huán)進(jìn)行測(cè)試與再設(shè)計(jì)。在大多數(shù)情況下，這些循環(huán)測(cè)試會(huì)在設(shè)計(jì)過程的后期進(jìn)行，這時(shí)設(shè)計(jì)的成本會(huì)大大提升，同時(shí)還有可能錯(cuò)失市場(chǎng)。倘若不使用多物理場(chǎng)仿真，想要在早期階段，還沒有建立逆變器的時(shí)候?qū)ο到y(tǒng)的電磁效應(yīng)進(jìn)行預(yù)測(cè)幾乎是不可能的。
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