方向度的案例
整車碰撞仿真中常用的鉸接(Ls- dyna)
在整車碰撞中，如機罩、車門、轉向節、轉向管柱等運動件往往需要用到Dyna中不同的鉸接，常見的鉸接主要有：
1）Revolute Joint（轉動鉸）
Constraied-Joint-Revolute：轉動鉸限制三個方向的平動自由度，兩個方向轉動自由度，即只能繞下圖所示點1(2)和點3(4)形成的軸線旋轉，主要用于機艙蓋鉸鏈、車門鉸鏈、后背門鉸鏈等位置的建模。
2）Spherical Joint（球鉸）
Constraied-Joint-Spherical：球鉸限制三個方向平動自由度，不限制轉動自由度，即可繞如圖所示1(2)點旋轉，但不能平移，主要用于轉向節與轉向橫拉桿、轉向節與下擺臂、半軸等位置。
3）Universal Joint（萬向鉸）
Constraied-Joint-Universal：萬向鉸限制三個方向平動自由度，一個方向轉動自由度，可繞（1、3）軸和（2、4）軸旋轉，主要用于傳動軸萬向節、轉向管柱萬向節等。
4）Cylindrical Joint（圓柱鉸）
Constraied-Joint-Cylinderical：限制兩個方向平動自由度，兩個方向轉動自由度，可沿如下圖所示點1(2)與點3(4)形成的軸線平動或旋轉，圓柱鉸主要用于轉向管柱、減震器等位置的建模。
5） Translational Joint（滑移鉸）
Constraied-Joint-Translational：滑移鉸限值兩個方向平動自由度和三個方向轉動自由度，僅可沿下圖所示點1(2)與點3(4)形成的軸線平動，不可轉動，主要用于轉向管柱、傳動軸建模。
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基于matlab的Tamura紋理特征提取，包括粗糙度、對比度、方向度、線性度、規則度、粗糙度六種，可替換自己的數據進行特征提取。程序已調通，可直接運行。
客車骨架典型強度分析
由于離心加速度的大小由轉彎半徑以及行駛車速兩個參數決定，作為近似計算，本文通過在橫向(y軸正方向)施加一個側向加速度0.4g來模擬緊急右轉彎工況下載荷情況。此外，離心力的大小還受到車載質量的影響。該工況下，需要假設后軸在完全側滑的極限狀態下完成。邊界條件:約束右前輪裝配位置處節點的三個平動自由度UX, UY, UZ;約束左前輪裝配位置處節點的垂直方向自由度UZ、縱向自由度UX;約束后輪裝配位置處節點的垂直方向自由度UZ
(4)緊急制動工況
本工況將模擬客車在行駛中緊急制動時的載荷情況，客車車身除承受乘客及車輛重力作用外，還要受到縱向制動慣性力的作用。制動時，設定客車的最大減速度為:a=g，其中為路面附著系數取0.8，即車身加速度為-0.8g
載荷與邊界條件
汽車在加速或制動時，由于慣性力的作用，車身骨架將承受縱向載荷。縱向載荷的大小取決于縱向加速度和車載質量兩個參數。而在緊急制動工況下，慣性力的大小取決于受制動減速度的大小。以前述公式，確定本工況制動減速度為0.8g。進行計算時假設制動時前后各車輪同時抱死，在車身骨架上施加一個縱向加速度來模擬緊急制動工況。邊界條件:約束前輪裝配位置處節點的三個平動自由度UX, UY, UZ，約束后輪裝配位置處節點的垂直自由度UZ和縱向自由度UX，釋放其它自由度。
展開 某車型機罩抗凹分析 ￥10
文章鏈接：某車型機罩自由模態分析 ，這里提幾處注意點：
1、約束車身側鉸鏈安裝點全部自由度，若無鉸鏈，需約束機罩側鉸鏈安裝點全部自由度；
約束緩沖塊處3方向自由度，建議緩沖塊位置，需用剛性單元抓成蜘蛛網，約束主節點；
約束鎖扣處23方向自由度
2、剛性單元，在abaqus中有COUP-KIN、KIN-COUP、BEAM等，一般根據主機廠要求選用。
3、加載位置選取，通常需要做模態分析及施加均布載荷，選取最薄弱的幾處區域進行抗凹分析。
4、壓頭一般為標準壓頭，全剛性或者前端帶橡膠的壓頭；
5、壓頭需與機罩外板之間建立接觸，并給予合理的間隙值，設定主從面時，一般遵循：剛度大、網格粗、面積大為主面的原則，并非絕對。
6、施加載荷時，需在壓頭上建立局部坐標系，并釋放力加載方向的自由度。
二、分析步
因要考察殘余變形，需設置兩個分析步：
第一步：加載；
第二步：卸載；
輸出項設置：U、S、PEEQ等項即可
下文介紹建模注意點
附完整機罩抗凹模型
展開 
激光跟蹤儀：提升大型龍門機床裝調精度及效率
在幾何精度檢測中，直線度、垂直度和水平度的傳統檢測方法不能一站式解決，比較費時費力，且數據也不能統一式管理。
傳統檢測方法
機床導軌的直線度檢測方法通常采用拉表法、自準直儀檢測法或水平儀檢測法。
拉表法測量導軌直線度
▲ 自準直儀測量導軌直線度
機床導軌的垂直度檢測方法采用大理石直角尺檢測法。
▲ 大理石直角尺測量導軌垂直度
機床床身的水平度檢測方法采用水平儀檢測法。
▲ 水平儀測量機床床身水平
隨著大型龍門機床尺寸越做越大，比如二三十米的大龍門銑床。對于直線度、垂直度和平面度的傳統測量方法正面臨著量程受限、搬運困難、人為誤差、數據管理等困境。
激光跟蹤儀作為一種先進的空間大尺寸測量工具，具有量程大（測量半徑可達80米），精度高（15um+6um/m）、數字化程度高等優勢，已成為大型龍門機床裝調過程中的重要手段。
1.直線度檢測及裝調
激光跟蹤儀架設于機床前方（如下圖），將靶球固定在導軌滑塊或機床主軸上。
從導軌起點位置開始，按照設定距離進行數據采集。在測量軟件中做擬合直線處理，即得到兩個方向的直線度誤差。
豎直方向直線度
水平方向直線度
直線度裝調：只需在軟件上對擬合的直線添加監視窗口，移動滑塊，即可對導軌進行數字化裝調，可同時對兩個方向的直線度進行調整。
展開 ABAQUS中如何實現公轉和自轉
ABAQUS在進行仿真的時候，會使用到一些邊界條件，這些邊界條件中使用最多的是XYZ三個方向上的平動約束，使用平動位移約束第一個需要注意的是位移的數值與正負情況，再者就是顯示求解器與隱式求解器對位移結果的影響。
有時候我們還需要實現部件的轉動，那就要使用到XYZ的轉動自由度約束。但是如果是一個物體多方向轉動或者是多個物體轉動，設置不當往往會出現胡亂轉動的情況，尤其是公轉和自轉的混亂。
下邊使用三個實例來演示一下不同耦合點和邊界條件下公轉和自轉的區別。
首先繪制兩個長方體，如圖1所示，并設置三個參考點RP1、RP2與RP3，三個參考點的位置分別在左側長方體的左端中心位置、原點位置、左側立方體的重心位置。
圖1
第一種情況：如圖2所示，耦合左邊長方體至RP1，并設置約束住XYZ三個方向的平動自由度，設置約束住YZ方向的轉動自由度，設置繞X軸轉動-0.533rad。
圖2耦合設置與邊界條件
圖3 第一種結果
結果顯示左邊長方體沿著參考點RP1做順時針旋轉，體現為自轉。
第二種情況：如圖3所示，耦合左邊長方體至RP2，并設置約束住XYZ三個方向的平動自由度，設置約束住YZ方向的轉動自由度，設置繞X軸轉動-0.533rad。
圖4
圖5
結果顯示左邊立方體沿著參考點RP2做順時針旋轉，體現為繞右側長方體公轉。
第三種情況：如圖4所示，耦合左邊長方體至RP3，并設置約束住XYZ三個方向的平動自由度，設置約束住YZ方向的轉動自由度，設置繞X軸轉動-0.533rad。
圖6
圖7
結果顯示左邊立方體沿著參考點RP3做順時針旋轉，體現為繞中心自轉。
綜合以上三個例子，我們得出結論，設置繞X軸旋轉后，長方體實際的轉動軌跡為繞參考點旋轉，并不是繞著坐標系原點旋轉。
展開 ANSYS梁單元與實體單元的耦合與約束方程
對于方程ROTZ2 = (UY3 - UY1)/10
稍作變形，0 = UY3 - UY1 - 10*ROTZ2
由此式即可直接寫出對應的ANSYS命令流：
CE,1,0,3,UY,1,1,UY,-1,2,ROTZ,-10
3 模型
本次為梁單元與實體單元的連接，建立模型，如圖3所示，梁單元與實體單元有一個節點位置重合，為使位移和力矩能夠傳遞，需要耦合兩個節點的三個平移自由度，同時還需要用約束方程限制梁的三個轉動自由度。
圖3 梁單元與實體單元
4 約束方程
節點自由度耦合比較好操作，采用CP命令，重合位置處的兩個節點分別為節點1（梁）和節點21（實體），自由度耦合如下：
CP,1,UX,1,21 !耦合節點1和節點21X方向自由度
CP,2,UY,1,21 !耦合節點1和節點21Y方向自由度
CP,3,UZ,1,21 !耦合節點1和節點21Z方向自由度
為約束轉動自由度，由CE的參數項可知，需要先寫出轉動約束方程，對照圖4分別寫出三個轉動自由度的約束方程，圖4中紅圈的四個節點分布在中心節點周圍，將這幾個節點進行約束即可限制梁單元和實體單元的轉動自由度，自由度方程如下：
圖4 節點分布
ROTY(1)=(UX(626)-UX(2328))/ABS(NZ(626)-NZ(2328)) !Y軸轉動
ROTZ(1)=(UX(67)-UX(4283))/ABS(NY(67)-NY(4283)) !Z軸轉動
ROTX(1)=(UZ(67)-UZ(4283))/ABS(NY(67)-NY(4283)) !
展開 基于Inspire的某前移式叉車連接盤優化設計
牽引力工況，在連接盤與驅動輪安裝面加載水平向前的牽引力載荷，連接盤與車架連接處約束水平方向自由度，連接盤與輔助輪安裝處約束上下、左 右和前后方向自由度，釋放前后方向轉動自由度；2.2 倍橋負荷工況，在車架與連接盤連接 處加載 2 倍橋負荷，在驅動輪與連接盤安裝面處約束豎直方向自由度，在連接盤與輔助輪安 裝處約束豎直向上自由度。
1.2 有限元模型建立
應用 Inspire 軟件平臺建立連接盤的有限元模型，為簡化模型去除較小的孔、圓角和倒 角等；由于連接盤為鑄造件，結構較復雜，無法劃分出規整的六面體網格，故采用四面體二階單元來劃分網格；所需安裝連接點和加載傳力點與連接盤之間采用 RBE2 剛性單元進行連接模擬；材料選用 QT450-10，屈服強度為 320MPa，抗拉強度為 450MPa。網格大小設定為 5mm，共生成 61041 個網格，104792 個節點。有限元模型具體如圖 1 所示。
圖 1 連接盤有限元模型
1.3.連接盤拓撲優化模型建立
連接盤拓撲優化主要的主要目的是找到最優的可行材料分布方案，故在不影響整車其他零部件裝配的前提下，把原始設計的連接盤上的孔、洞和凹槽全部填充材料，作為設計空間，得到拓撲優化有限元模型。并根據連接盤的鑄造工藝和鑄造形狀所需的左右對稱要求，設置連接盤拔模方向為上下拔模，左右對稱約束。其中顏色較深的 A 區域為連接盤拓撲優化搜索區域，即允許材料分布變化，設為設計空間。
展開 基于Tribo-X inside ANSYS的滑動軸承混合潤滑應用概述
如圖3所示，邊界摩擦階段在低轉速、低粘度、高負荷或低潤滑條件下發生，承載能力來自于套管和軸的粗糙表面的接觸，高摩擦系數；
當軸與軸承表面的間隙高度低于一定極限值時，軸與軸承處于混合摩擦階段，摩擦表面沒有完全分離，固相摩擦和流體摩擦同時存在；處于流體摩擦階段摩擦表面完全分離，有足夠的周向速度，承載能力完全由流體動力壓力實現。因此，對于混合潤滑區域，表面沒有完全被潤滑油分開，由于表面粗糙度的影響，存在著直接接觸的區域，需要考慮對軸承性能的影響。
圖4
Tribo-X有兩種設置選項來描述混合潤滑階段的參數設置，分別是解析選項和離散選項。解析選項基于軸承和軸的均方根值(RMS)進行表面粗糙度的描述，而離散方法基于測量數據的表面粗糙度。
解析法通過實體接觸塑性流動壓力、邊界摩擦系數、軸承與軸表面粗糙度以及粗糙度方向進行考慮。如圖4所示，塑性流動壓力該性質描述了表面粗糙度開始塑性變形時的壓力載荷，軸承和軸的表面粗糙度用均方根值來描述，同時有不同的選項來描述粗糙度的方向：圓周方向各向異性粗糙度方向(>1.0)，各向同性粗糙度方向(=1.0)，軸向各向異性粗糙度方向(<1.0)。
相對于解析法，離散法是基于真實表面掃描的。需要對表面進行測量掃描，以特定的文件格式提供數據，如圖5所示。
圖5
下面以這個3油楔滑動軸承混合潤滑計算的結果進行后處理內容的舉例說明，確定流體動力和固體接觸壓力的數值、平衡位置的變化以及最小油膜的變動。該滑動軸承系統設計輸入為承受徑向載荷大小為15000N，轉速分別為100、200、400、600、1000、3000、5000、8000、10000RPM。
展開 hypermesh-ansys聯合仿真之LINK180單元 ￥2
1.采用約束的方式進行模擬吊裝過程
該方式是通過對梁的四角進行約束自由度來實現對吊裝的模擬，在進行自由度約束時一定要注意約束的自由度個數，自由度過多約束會限制梁的變形造成變形梁低于實際變形量，自由度約束過少時會產生剛體運動導致計算報錯。合理的約束方式如圖2，首先只約束四角節點的Z向自由度，這樣框架梁只能在xy平面內剛體平動和轉動，然后約束左側兩角節點的X方向自由度，這樣限制了之后框架只能沿Y方向平動，最后約束左上角節點的Y方向自由度，這樣就用最少的約束限制了所有的剛體運動又不限制梁的自有變形。
圖2
圖3
圖4
設置完畢后導出CDB文件導入ANSYS-APDL進行計算（施加Z方向1G的重力加速度并設置打開幾何大變形開關）觀察變形結果，需要注意的是本模型采用的梁單元，在變形云圖中顯示梁的3D形狀和不顯示梁的3D形狀變形梁會存在略微差別，如圖3和圖4所示，為了對比方便后面統一采用不顯示3D梁形狀的變形云圖結果進行對比。
#文末有附件
展開 LS-DYNA小技巧之 耦合自由度的設置（非剛性連接） ￥20
1背景描述
希望達到如下目的，
1）top surface上的所有節點的垂直位移（Z方向）和ref point 的一致
2）top surface上節點其它方向的自由度可以自由運動，這點不同于剛性連接（剛性連接意味著top surface面上節點被焊接在一個剛性的面板上，節點之間沒有任何平移和轉動的相對運動！）
圖1 模型和耦合邊界
2.實現方法，
采用*CONSTRAINED_NODE_SET 把top surface上的所有節點和ref point 定義在同一個節點集合中，比如set3 耦合Z方面，對應的DOF為3，那么*CONSTRAINED_NODE_SET設置很簡單，如下：
————————————————————————————————
*CONSTRAINED_NODE_SET
3 3
———————————————————————————————
3.在ref point 上施加載荷，那么就可以實現背景中的目的
Z方向的位移云圖變化
X方向的位移云圖變
可以看出耦合設置只耦合了Z方向的自由度，對X方向的自由度沒有任何影響！
以上三條交代了耦合的主要設置！很簡單！應該很容易掌握！
如果實在不知道如何做，請查看付費k文件
展開 
關于mpc
耦合節點1和節點21X方向自由度
CP,2,UY,1,21 !耦合節點1和節點21Y方向自由度
CP,3,UZ,1,21 !耦合節點1和節點21Z方向自由度
CE,1,0,626,UX,1,2328,UX,-1,1,ROTY,-ABS(NZ(626)-NZ(2328)) !設置約束方程
CE,2,0,67,UX,1,4283,UX,-1,1,ROTZ,-ABS(NY(67)-NY(4283)) !設置約束方程
CE,3,0,67,UZ,1,4283,UZ,-1,1,ROTX,-ABS(NY(67)-NY(4283)) !設置約束方程
ALLS !全選
SOLVE !保存
FINI !退出求解器
!------------------------
/POST1 !進入通用后處理
PLNSOL, U,Y, 0,1.0 !顯示Y方向位移
PLNSOL, S,EQV, 0,1.0 !顯示等效應力
ETABLE,ZL1,SMISC,1 !讀取梁單元上I節點X方向的力
ETABLE,ZL2,SMISC,7 !讀取梁單元上J節點X方向的力
ETABLE,MZ1,SMISC,6 !讀取梁單元上I節點Z方向的力矩
ETABLE,MZ2,SMISC,12 !讀取梁單元上J節點Z方向的力矩
PLETAB,ZL1 !顯示梁單元X方向的力
PLETAB,MZ1 !顯示梁單元Z方向力矩
!
展開 某車型機罩約束模態分析 ￥10
文章鏈接：某車型機罩自由模態分析；這里提幾處注意點：
1、約束模態考查的是，機罩安裝在整車上的一種狀態，因此，需要固定車身側鉸鏈安裝點，這里約束該螺栓孔的全部自由度；
2、機罩內板與車身鈑金布置幾處緩沖塊，機罩關閉時，緩沖塊頂在車身鈑金上，因此，需要對緩沖塊位置進行約束；橡膠塊相對柔軟，這里以BUSH單元模擬，并給予單方向剛度，剛度以設計部門提供為準，約束BUSH單元外端全部自由度；
3、機罩內板通常沿筋位布置密封條；通常在密封條位置處，偏置一層殼單元，賦予金屬材料，約束該鈑金周圈全部自由度，并在內板與鈑金之間建立BUSH單元，給BUSH單元三方向剛度，模擬內板上的密封條；
4、機罩關閉時，通過鎖扣和鎖鉤固定，通常鎖扣處約束3方向自由度；不同車型，鎖扣處約束略有差異，這里約束23方向自由度；如需配重，還要給內板配集中質量，注意單位。
二、 分析步
建立loadstep，需要勾選邊界條件 SPC；
附帶完整機罩模型及報告，建模關鍵點
展開 Simright 2018.07.20更新:修復Simulator位移邊界模擬錯誤的問題！
https://www.simright.com/zh/blogs/20180720-weiyibianjie/
更新語錄
Simulator作為Simright的主要產品之一，仿真模擬的準確度一直是我們關注的重點。在測試過程中我們發現了在特定工況下模擬邊界條件不準確的問題，現已及時修復。本次更新共有4項改進和修復，歡迎大家體驗，多提建議！希望大家支持云端CAE，支持Simright！
2018.7.14-2018.7.20
Simulator(在線結構分析軟件)
1.修復：位移邊界模擬錯誤的問題(感謝熱心用戶cyprienr的反饋)。
修復約束設置時，釋放某方向自由度模擬錯誤的BUG。
2.改進：優化材料庫中材料描述及分類。
改進材料庫中常用材料名稱描述，優化材料庫中材料分類。
Toptimizer（在線拓撲優化軟件）
1.修復：位移邊界模擬錯誤的問題。
修復約束設置時，釋放某方向自由度模擬錯誤的BUG。
2.改進：優化材料庫中材料描述及分類。
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近期熱門：
如何避免世界杯傷病危機？仿真助力定制化球鞋!新增非推薦瀏覽器即時提醒功能！Simright 2018.07.13更新EasyPDM提升多部件模型加載速度！Simright 2018.7.6更新支持材料庫分類篩選！Simright 2018.6.29更新計算結果支持動畫顯示！Simright 2018.6.22更新修復Viewer IGES模型顏色顯示問題！
展開 鑄鋁一體化發動機罩的可靠性優化設計
其工況設置為：限制兩側鉸鏈安裝點處x、y、z方向的自由度，另外在發動機罩正面施加50N的垂直載荷，如圖11所示。
由于發動機罩的結構特征是左右對稱，所以在彎曲的工況下，可將發動機罩模型簡化為簡單支撐梁結構，如圖12所示。圖中F為施加的載荷，f為支撐梁的撓度，根據式（1）計算可得支撐梁的彎曲剛度Kwq。
通過OptiStruct求解可知，鋼制發動機罩的正向彎曲位移為15.13mm，因此正向彎曲剛度為3.30N/mm，滿足設計要求。
3.1.4側向彎曲剛度工況
其工況設置：限制兩側鉸鏈安裝點處x、y、z方向的自由度和前端右角z方向自由度，在發動機罩正面右端施加50N垂直載荷，如圖13所示。
通過OptiStruct求解可知，鋼制發動機罩的側向彎曲位移為1.02mm，經計算其剛度為49.02N/mm，滿足剛度要求。
3.1.5中部扭轉剛度工況
發動機罩的扭轉剛度是指發動機罩抵抗扭轉力矩作用下的變形能力。其工況設置為：限制兩側鉸鏈安裝點處x、y、z方向的自由度和前端鎖鉤處z方向自由度，在外板的左右兩側施加20N垂直載荷，如圖14所示。
在分析中部扭轉工況時，發動機罩可簡化為圖15所示的簡易模型。
式中：GJ為中部扭轉剛度；Mt為轉矩；ψ為相對扭轉角；F為載荷；L為兩個約束點的距離；h為加載點的位移。
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