ansys制作活塞的案例
基于Ansys-workbench/LS-Dyna 的活塞沖擊動(dòng)力學(xué)分析
ANSYS-workbench是ANSYS公司目前主推的有限元平臺(tái)，相比經(jīng)典界面APDL優(yōu)點(diǎn)眾多，能解決目前出現(xiàn)的各種仿真問(wèn)題，該平臺(tái)提供了強(qiáng)大的功能和較好的用戶界面，包括集成的項(xiàng)目視圖和無(wú)縫集成的參數(shù)管理，可以采用拖拽的方式完成多物理場(chǎng)的分析流程，并且在前處理方面優(yōu)秀于其它有限元軟件。該仿真平臺(tái)設(shè)置簡(jiǎn)單，推動(dòng)了仿真產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。本文采用的是顯式動(dòng)力學(xué)分析的模塊（Explict dynamic(LS-Dyna)。
LS-Dyna是非線性顯式分析的常用有限元軟件，具有很強(qiáng)的通用分析能力，能完美解決各種接觸沖擊爆炸等復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，有限元程序的求解問(wèn)題由LS-Dyna求解器完成。目前LS-Dyna的分析和求解功能已經(jīng)非常強(qiáng)大，可以進(jìn)行動(dòng)力學(xué)，靜力學(xué)，結(jié)構(gòu)-流體耦合，電磁場(chǎng)，溫度場(chǎng)，耦合場(chǎng)等分析，功能齊全且應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，可用于研究嚙合、接觸等沖擊問(wèn)題的影響。本文采ANSYS-workbench和LS-Dyna軟件對(duì)鑿巖機(jī)沖擊系統(tǒng)進(jìn)行有限元數(shù)值模擬，利用Ansys-workbench進(jìn)行前處理，生成LS-Dyna程序關(guān)鍵字（keyword）文件或稱為K文件，然后調(diào)用Ansys Product launch中的LS-DYNA SOLVER求解器對(duì)K文件進(jìn)行求解，生成對(duì)D3plot結(jié)果文件，并運(yùn)用LS-PREPOST后處理器對(duì)結(jié)果文件進(jìn)行查看。
1.1 有限元分析流程
（1）基于SolidWorks軟件進(jìn)行三維建模。
（2）基于ANSYS-workbench平臺(tái)下的mesh進(jìn)行沖擊系統(tǒng)的網(wǎng)格劃分。
（3）基于ANSYS-workbench平臺(tái)下的explict dynamic（LS-Dyna）模塊添加沖擊系統(tǒng)分析的邊界條件等。
（4）使用 UltraEdit 修改和添加 K文件的關(guān)鍵字。
展開(kāi) Ansys/Ls-Dyna進(jìn)行沖擊器活塞撞擊鉆頭的動(dòng)力分析
潛孔沖擊器工作原理:活塞上下運(yùn)動(dòng)，下行時(shí)沖擊鉆頭尾部，鉆頭頭部合金齒與巖石接觸，傳遞壓力至巖石，巖石被擠壓產(chǎn)生裂紋，鉆頭在鉆機(jī)帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)中有裂紋的巖石被切削下來(lái)。工作中活塞工作頻率很高，常出現(xiàn)早期斷裂，設(shè)計(jì)潛孔沖擊器時(shí)，大家對(duì)活塞的設(shè)計(jì)和制造倍加關(guān)注，進(jìn)行沖擊器的活塞與鉆頭動(dòng)力分析非常必要。
然而、活塞、鉆頭和巖石之間是沖擊波，沖擊應(yīng)力計(jì)算很復(fù)雜，精確度不高，Ls-Dyna的出現(xiàn)給沖擊器的活塞與鉆頭動(dòng)力分析帶來(lái)了方便，通過(guò)分析對(duì)活塞的設(shè)計(jì)和制造提供了理論依椐。
Ls-Dyna是功能齊全的幾何非線性、材料非線性以及摩擦和接觸分離等界面狀態(tài)的非線性程序，凡是涉及接觸碰撞、爆炸、穿甲、應(yīng)力波傳播和金屬加工等問(wèn)題都可以求解，
Ansys中綜合了Ls-Dyna。
Ansys/Ls-Dyna計(jì)算更為方便和精確。
進(jìn)行活塞與鉆頭動(dòng)力分析簡(jiǎn)述如下:要有:活塞尺寸;鉆頭尺寸;巖石塊尺寸，活塞速度。
計(jì)算時(shí)使用APDL程序文件，該文件操作者自己編制。關(guān)鍵是編制APDL程序文件，完成編制則完成大部分工作量，其他工作由Ansys/Ls-Dyna軟件完成。
整體計(jì)算過(guò)程:
一.APDL文件:編制情況簡(jiǎn)述:
有限元計(jì)算要有數(shù)學(xué)、力學(xué)、有限元理論、工程科學(xué)、軟件操作和工程經(jīng)驗(yàn)，必須對(duì)整個(gè)計(jì)算過(guò)程細(xì)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)考察，對(duì)軟件的適用范圍、計(jì)算精度、有限元模型的網(wǎng)絡(luò)劃分精度、材料參數(shù)、邊界條件及初始條件搞準(zhǔn)、否則可能出錯(cuò)，濫用是危險(xiǎn)的做法，會(huì)得出錯(cuò)誤的結(jié)果。
步驟如下:
1.定義工程名稱屬性和采用國(guó)際單位制。
2.定義單元類型、材料與實(shí)常數(shù):
(1).活塞、鉆頭、巖石的單元類型都為SOLID164
.
(2).輸入活塞、鉆頭、巖石的材料參數(shù):彈性模數(shù)、密度、泊松比。
3.建立實(shí)體模型，將實(shí)體模型剖成為1/4計(jì)算。
展開(kāi) Ansys Workbench制作ACT插件實(shí)現(xiàn),快速框選element faces單元的功能 ￥20
問(wèn)題：
Ansys workbench的框選功能只能按住Ctrl增加選項(xiàng)，卻沒(méi)有反向選擇框選減少的功能?。?！
Ansys workbench的connect創(chuàng)建連接非常方便，但是很多時(shí)候幾何面的區(qū)域和實(shí)際想要做連接的區(qū)域大相徑庭。這個(gè)時(shí)候一個(gè)較好的連接區(qū)域選擇方法是使用element Faces進(jìn)行連接區(qū)域的定義。但是遺憾的是ansys workbench的框選功能也是不咋滴，單元選擇較為麻煩——沒(méi)有反向選擇，框選減除的功能?。。?！
雖然兩種方式對(duì)計(jì)算結(jié)果沒(méi)有什么影響，但是第二個(gè)選著方式在甲方看來(lái)，仿真工程師是有認(rèn)真在干活的。。。。。。。。。。
使用hypermesh的同事都知道，ansys workbench在鼠標(biāo)框選這個(gè)功能上差了很多。Ansys workbench的框選功能只能按住Ctrl增加選項(xiàng)，卻沒(méi)有反向選擇框選減少的功能！！！
解決方案：
這里使用ansys workbench 的二次開(kāi)發(fā)功能，增加一個(gè)針對(duì)單元面選擇的ACT插件。實(shí)現(xiàn)框選增加和框選減除的功能，雖然不能與hypermesh的右鍵反選功能相比肩，但實(shí)際應(yīng)用還是可以帶來(lái)很多便捷之處，尤其使用快捷鍵操作后，有很大提升。
功能實(shí)現(xiàn)邏輯：
1.首先用戶自己調(diào)整到element Faces 選擇類型，程序讀取當(dāng)前界面中加亮的element face單元的id號(hào)并存儲(chǔ)在global變量中。
2.用戶框選其它element faces單元，程序繼續(xù)讀取當(dāng)前選擇單元id號(hào)。再對(duì)global中存儲(chǔ)的id號(hào)進(jìn)行比較。
3.如果是增加操作，就合并兩次框選；如果是減除操作，就對(duì)global集合去除當(dāng)前選擇的集合。
具體實(shí)現(xiàn)方法：
首先，創(chuàng)建xml文件——在mechanical界面上方創(chuàng)建新的按鍵。
展開(kāi) Ansys Workbench制作ACT插件實(shí)現(xiàn)快速框選單元的功能（2） ￥20
問(wèn)題：
前文在Ansys workbench中使用ACT方式增加了element Faces的反向選擇功能。但是在使用過(guò)程中感覺(jué)，還是有些不方便，所以對(duì)程序進(jìn)行了部分更新。主要是增加了一項(xiàng)對(duì)實(shí)體幾何邊的element Faces轉(zhuǎn)換功能。
結(jié)果示例：
實(shí)現(xiàn)過(guò)程簡(jiǎn)要如下：
? 通過(guò)選擇實(shí)體幾何邊，利用convert to 功能轉(zhuǎn)為與幾何邊相關(guān)聯(lián)的單元。
? 再將單元轉(zhuǎn)為節(jié)點(diǎn)（這一步界面沒(méi)有操作，但是幫組文檔有命令“NodeIdsFromElementIds”可以實(shí)現(xiàn)），該命令執(zhí)行后可以返回，與單元相關(guān)的所有節(jié)點(diǎn)，包括實(shí)體內(nèi)部的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)。
? 將這些節(jié)點(diǎn)，加入到NamedSelection中。
? 再利用NameSelection中的Convert to Element Face 功能，進(jìn)行轉(zhuǎn)換為表面單元（這一步，在幫助文檔中沒(méi)有找到對(duì)應(yīng)的命令）
將以上操作步驟，利用API命令執(zhí)行，就可以實(shí)現(xiàn)，選擇幾何邊轉(zhuǎn)為與邊相關(guān)連的單元面的選擇。（但是程序會(huì)在NamedSelecetion 中創(chuàng)建兩個(gè)選擇集）
示例.avi
這里將該功能增補(bǔ)到了上期的 合并/刪除 等功能。已經(jīng)下載上期的小伙伴可以聯(lián)系我，直接更新這個(gè)邊擴(kuò)展的功能。
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5/18 Ansys 增材制作解決方案2021 R1產(chǎn)品更新
Ansys Additive 2021R1新版本在增材所有產(chǎn)品組合中都提供了增強(qiáng)功能- Additive Prep, Additive Print, Additive Science 和 Workbench Additive -使用戶能夠進(jìn)一步提高他們的增材制造能力。
01
主題/時(shí)間
Ansys 增材制作解決方案2021 R1產(chǎn)品更新
5月18日16：00
02
新功能
1.正式發(fā)布用于熱求解器的316L不銹鋼材料（Additive Print和Additive Science）
2.正式發(fā)布2D微觀結(jié)構(gòu)（Additive Science）
3.增材向?qū)е行略鰳?biāo)定流程(Workbench Additive)
4.新增AM Bond接觸，并可通過(guò)向?qū)гO(shè)置（Workbench Additive）
5.創(chuàng)建EOS和Renishaw構(gòu)建文件(Additive Prep)
6.改進(jìn)的方向優(yōu)化和新的分析類型 (Additive Prep)。
03
講師介紹
鄭偉巍
Ansys結(jié)構(gòu)高級(jí)應(yīng)用工程師。畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)熱力渦輪機(jī)專業(yè)，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專家。曾任諾基亞通信、摩托羅拉高級(jí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師，熟悉壓鑄件/塑料件/鈑金件設(shè)計(jì)及加工工藝，熟練使用CREO和Ansys工具，也曾有三年汽車領(lǐng)域碰撞及非線性有限元分析經(jīng)驗(yàn)。
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