ansys約束自由度
關注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時間：2023-03-08
ansys約束自由度的實例教程
一個系統(tǒng)通常是由多個構建組成的，各個構件之間的這種約束通常存在某些約束關系，即一個構件限制另一個構件的運動，兩個構件之間的這種約束關系，通常稱為運動副或者鉸鏈，ADAMS中運動副分為低副、高副和基本副[1] [2]，這些運動副對構件的自由度進行約束，ADAMS為每個約束列出一個或多個代數(shù)約束方程，在實際中,存在著大量的機構由于人為的帶入虛約束而導致過約束的情況[3]，有時需要通過引入虛約束來增加系統(tǒng)的剛度[4]，在定義運動副過程中，往往會出現(xiàn)過約束及冗余約束的情況，文獻[5]分析了過約束問題，文獻[6]對凸輪機構的冗余情況進行了分析，用一個點線副和一個平行副的組合來代替滑移副來解決冗余約束，但是沒有分析具體方法。
并聯(lián)機構具有高精度、高剛度、承載能力大和運動反解簡單等特點, 成為機器人學者的研究熱點[7] ,自由度小于6 的少自由度并聯(lián)機構, 因其驅(qū)動部件少、結(jié)構簡單、控制成本低等特點, 一直是國際學術界關注的熱點和研究的前沿[8-14]，交叉型平面二自由度并聯(lián)機構屬于少自由并聯(lián)機構家族中的一種。本文對運用基本運動副代替低副約束剛體的自由度，同時不出現(xiàn)冗余約束，進行了詳細的分析，總結(jié)了避免出現(xiàn)冗余約束的技巧，最后以交叉型平面二自由度并聯(lián)機械手為對象，運用上述方法和技巧，詳細介紹了在ADAMS中建立其運動學和動力學仿真模型的具體方法和步驟，為樣機開發(fā)和實時控制系統(tǒng)的研究提供重要的參考。
2 運用基本運動副約束物體自由度
2.1 運動副的約束關系
一個構件在空間中具有6個自由度，即3個轉(zhuǎn)動自由度和3個移動自由度。
展開 面板analysis --system創(chuàng)建好局部坐標系，然后把需要添加約束的節(jié)點assign當前坐標系。
坐標系的關聯(lián)方式有set reference和set displacement兩種，set reference是指定位置參考坐標系，節(jié)點坐標會轉(zhuǎn)變至參考坐標系下；set displacement是指定節(jié)點自由度坐標系，一般用于約束節(jié)點的自由度，節(jié)點坐標不變。
?? CAE黑話科普：DOF、MPC與剛體位移 (工程師實戰(zhàn)篇)
CAE新人常聽到的這三個詞，是理解有限元分析（FEA）約束的核心。
1??
自由度
(
Degree of Freedom
,
DOF
) 節(jié)點能運動的獨立方向。3D結(jié)構中，一個節(jié)點通常有6個自由度：3個平動 (UX, UY, UZ) 和 3個轉(zhuǎn)動 (ROTX, ROTY, ROTZ)。約束 (Boundary Condition) 的本質(zhì)就是限制某些節(jié)點的DOF。DOF過少導致欠約束，計算報“奇異”；DOF過多導致過約束，結(jié)果失真。
2??
剛體
位移 (
Rigid Body
Motion, RBM) 模型在不受應變的情況下發(fā)生的整體位移。如果在全模型上未施加足夠的位移約束，導致某個方向的剛體位移未被“鎖住”，求解器就會報錯。比如：一根沒有固定點的梁，無論給多大的載荷，它都會發(fā)生無窮大的剛體位移，導致計算不收斂。
3?? 多點約束 (Multi-Point Constraint,
MPC
) 一種通過數(shù)學方程定義節(jié)點之間運動關系的約束。它不同于直接給節(jié)點設為0的簡單約束。
剛性連接 (Rigid Body/RBE2): 一個從節(jié)點的所有DOF都完全跟隨一個主節(jié)點。
柔性連接 (Interpolation/RBE3): 將力或力矩分配到多個從節(jié)點上，不引入剛度，僅傳遞運動。
常用場景: 螺栓連接、軸承支承、實體-殼網(wǎng)格過渡、多體裝配。
??技術鄰-大奎原創(chuàng)，禁止搬運
展開 問題： 圖示系統(tǒng)質(zhì)量塊質(zhì)量為m=30kg，彈簧剛度為k=30kN/m并且彈簧質(zhì)量可以忽略，質(zhì)量塊被向左方向推離位置10mm后放手，求此系統(tǒng)的固有頻率、周期和響應，以及彈簧所受的力。
理論解：
！1求解系統(tǒng)的固有頻率
finish
/clear
/prep7
et,1,mass21
et,2,combin14
keyopt,1,3,4 !mass21二維無轉(zhuǎn)動慣量的質(zhì)量點
keyopt,2,3,2 !2d軸向彈簧
r,1,30
r,2,3e4
n,1
n,2,1,0
type,1
real,1
e,2
type,2
real,2
e,1,2
d,1,all
d,2,uy
/solu
antype,modal
modopt,lanb,1
mxpand,1
solve
/post1
set,list
！2求系統(tǒng)的響應曲線
finish
/clear
/prep7
et,1,mass21
et,2,combin14
keyopt,1,3,4
keyopt,2,3,2
r,1,30
r,2,3e4
n,1
n,2,1,0
type,1
real,1
e,2
type,2
real,2
e,1,2
/solu
antype,trans
Trnopt,full
outres,all,all
timint,off
d,1,all
d,2,uy
d,2,ux,0.01
time,1
solve
time,2
kbc,0
ddele,2,ux
timint,on
autots,on
deltim,0.01,,0.1
solve
/post26
nsol,2,2,u,x
plvar,2
prvar,2
最后得到結(jié)果質(zhì)量點的位移響應曲線
展開 基于ANSYS apdl參數(shù)化建模
三維模型
線框模型
自重及預應變下的y方向變形云圖
編輯
跳轉(zhuǎn)
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?? CAE黑話科普：DOF、MPC與剛體位移 (工程師實戰(zhàn)篇)
CAE新人常聽到的這三個詞，是理解有限元分析（FEA）約束的核心。
1??
自由度
(
Degree of Freedom
,
DOF
) 節(jié)點能運動的獨立方向。3D結(jié)構中，一個節(jié)點通常有6個自由度：3個平動 (UX, UY, UZ) 和 3個轉(zhuǎn)動 (ROTX
基于ANSYS apdl參數(shù)化建模
三維模型
線框模型
自重及預應變下的y方向變形云圖
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10 月 24 日 · 線下零距離 · 與 Ansys Fellow 朱永誼博士面對面
當產(chǎn)品復雜度從“零件”躍遷到“系統(tǒng)”，有限元模型動輒上億自由度，接觸對數(shù)量呈指數(shù)級增長。如何讓“超大規(guī)模裝配模型在 8 小時內(nèi)完成建模-求解-校核”成為日常，而非傳奇？
10 月 24 日（周五）下午，Ansys 總部院士朱永誼博士首次線下開講，帶來四大“黑科技”：
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面板analysis --system創(chuàng)建好局部坐標系，然后把需要添加約束的節(jié)點assign當前坐標系。
坐標系的關聯(lián)方式有set reference和set displacement兩種，set reference是指定位置參考坐標系，節(jié)點坐標會轉(zhuǎn)變至參考坐標系下；set displacement是指定節(jié)點自由度坐標系，一般用于約束節(jié)點的自由度，節(jié)點坐標不變。
5 利用自由度耦合和約束方程
對于某些形式的復雜幾何模型，可以利用ANSYS的約束方程和自由度耦合功能來促成劃分出優(yōu)良的網(wǎng)格并降低計算規(guī)模。
五、 利用自由度耦合和約束方程
對于某些形式的復雜幾何模型，可以利用ANSYS的約束方程和自由度耦合功能來促成劃分出優(yōu)良的網(wǎng)格并降低計算規(guī)模。
問題： 圖示系統(tǒng)質(zhì)量塊質(zhì)量為m=30kg，彈簧剛度為k=30kN/m并且彈簧質(zhì)量可以忽略，質(zhì)量塊被向左方向推離位置10mm后放手，求此系統(tǒng)的固有頻率、周期和響應，以及彈簧所受的力。
理論解：
！1求解系統(tǒng)的固有頻率
finish
/clear
/prep7
et,1,mass21
et,2,combin14
keyopt,1,3,4 !mass21二維無轉(zhuǎn)動慣量的質(zhì)量點
自由度耦合和約束方程
對于某些形式的復雜幾何模型，可以利用ANSYS的約束方程和自由度耦合功能（Abaqus中的tie功能）來促成劃分出優(yōu)良的網(wǎng)格并降低計算規(guī)模。
1 引 言
虛擬樣機分析軟件ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems），是對機械系統(tǒng)的運動學與動力學進行仿真計算的商用軟件，目前己經(jīng)被全世界各行各業(yè)的數(shù)百家主要制造商采用。一個系統(tǒng)通常是由多個構建組成的，各個構件之間的這種約束通常存在某些約束關系，即一個構件限制另一個構件的運動，兩個構件之間的這種約束關系，通常稱為運動副或者鉸鏈
