慣性張量計算
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
慣性張量計算的視頻教程
慣性張量計算的實例教程
在仿真計算中，繁雜的前處理工作往往占據了工作時間，熟練的掌握前處理工具有利于提高我們的工作效率。
首先，我們來說一下面網格格式轉換功能即surfaceConvert程序，這個程序不需要任何的字典文件直接在命令行中調用即可，該程序能夠將stl、ftr、stlb、gts、obj、vtk、off、dx、smesh、ac、tri格式的面網格文件轉化成其他格式的面網格格式(面網格格式范圍為上面所示的格式)，如將stl格式文件轉為obj格式文件，而且該程序能夠控制輸出文件的精度(其中精度受限于源文件的進度，輸出文件精度只能小于等于原文件)和對原文件進行縮放。具體命令行輸入如下圖所示：
接下來我們說一下另外一個工具使用來計算表面或剛體或殼的慣性張量、主軸和矩的surfaceInertia程序，這個程序同樣不需要任何的字典文件直接調用即可。在計算剛體或殼的慣性張量時需要指定剛體和殼的密度，通過shellProperties來進行剛體和殼之間慣性張量的切換計算，同時還可指定剛體相對參考點慣性張量。其中剛體的慣性張量的計算輸入如下所示：
其中標紅部分可用于六個自由度動網格字典文件中的輸入參數。
殼體的慣性張量的計算輸入如下圖所示：
下面介紹一下將三角面網格文件按面組分割文件，該命令同樣不用字典文件，直接調用即可，其調用情況如下圖所示：
最后介紹一下幾何面的旋轉和移動工具surfaceTransformPoints程序，該程序的調用同上面幾個程序一樣，如下圖所示：
如圖中所示表示將幾何繞著X軸旋轉30度再繞著z軸旋轉30度
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展開 源自AQWA轉動慣量的求法
AQWA中每個part都需要輸入基于重心的轉動慣量或回轉半徑，轉動慣量與回轉半徑的關系
式中I為轉動慣量；m為質量；K為回轉半徑
對于規則船舶
Beam為船寬；Length為船長；通過回轉半徑，可根據上式計算轉動慣量。
對于其他浮體
建立全模型，包括內部加筋、甲板、上層建筑等，考慮板厚和材料密度。常用的三維建模軟件（比如Catia、UG、Pro/E、SolidWorks）均能直接輸出轉動慣量Ixx、Iyy和Izz。ANSYSMechanical也能計算結構的轉動慣量。
源自《船舶耐波性》
橫向慣性半徑：
縱向慣性半徑：
源自《船舶原理》下
杜埃爾公式：
Zg為以基線算起的重心高度。
在模型試驗中，為保證慣性力相似，對實船慣性矩的估算多采用慣性半徑法，把船體縱搖慣性矩寫成：
通常取
文章來源：CFD流場分析
展開 本次給大家分享的是：如何使用有限元方法近似估計環形區域慣性矩？
主要圍繞以下內容進行展開：
直角坐標-極坐標-等參元坐標的相互轉換；
采用高斯積分法計算慣性矩積分公式；
粗網格（兩個8節點單元）離散計算域；
細網格（八個8節點單元）離散計算域。
ABAQUS慣性摩擦焊模擬計算時間太久了，有什么方法能解決呢
1、主慣性軸和扭矩軸
假設一個剛體繞任意方向的軸線旋轉，此時一般會有一個使該旋轉軸方向改變的力矩產生，但肯定會存在一些軸線使剛體繞其旋轉時，不產生改變方向的力矩，這樣的軸線即為剛體的主慣性軸，繞主慣性軸的轉動慣量稱為主慣性矩。在剛體內的任一點只存在三個相互正交的主慣性軸（見圖1）。
圖1主慣性軸示意圖
換言之，動力總成在作自由扭轉振動時，它必然以主慣性軸作為扭轉的中心軸，當一個擾動力或力矩作用于發動機主慣性軸上時，則發動機沿此主慣性軸平動或轉動。實際上，對于動力總成來說，扭轉外力來自于發動機曲軸，通常曲軸與主慣性軸一般不重合（見圖1），而存在一定的夾角，因而在此外力矩的作用下，發動機并不沿任何一根主慣性軸轉動，而是繞某一根特殊軸轉動，此軸即為扭矩軸(TRA)。
扭矩軸的大小與主慣性矩幅值和他們相對于曲軸的方向有關，其位置由動力總成的三個主慣性矩以及三根主慣性軸在參考坐標系（曲軸坐標系）中的方向余弦唯一確定。如果把左右懸置的連線放置在扭矩軸（TRA）線上，隔振效果最佳，動力總成只繞扭矩軸線振動，而不會引起繞其它軸線的旋轉和平動，并具有較好的橫向穩定性。
2、扭矩軸（TRA）計算實例
2.1、Matlab計算（質心坐標系）
動力總成在質心坐標系中的轉動慣量以及慣性積Ixx 、Iyy 、Izz 、Ixy 、Ixz 、Iyz 很容易通過實驗得到，見表1。
表1測得的動力總成的慣性參數
通過構建慣性矩矩陣如下：
求解此矩陣的標準特征值，所得到的三個特征值即為主慣性矩，特征
值所對應的模態向量即為相應的主慣性軸的方向余弦。圖2為Matlab程序計算界面。
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AQWA中每個part都需要輸入基于重心的轉動慣量或回轉半徑，轉動慣量與回轉半徑的關系
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對于規則船舶
Beam為船寬；Length為船長；通過回轉半徑，可根據上式計算轉動慣量。
對于其他浮體
建立全模型
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直角坐標-極坐標-等參元坐標的相互轉換；
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扭矩軸是前置前驅車型懸置布置中的一個比較重要的概念，常見的3點TRA及4點TRA的布置都是圍繞它進行的。所以搞清楚扭矩軸的概念以及確定扭矩軸的位置是懸置設計之初首先要解決的。
1、主慣性軸和扭矩軸
假設一個剛體繞任意方向的軸線旋轉，此時一般會有一個使該旋轉軸方向改變的力矩產生，但肯定會存在一些軸線使剛體繞其旋轉時，不產生改變方向的力矩，這樣的軸線即為剛體的主慣性軸，繞主慣性軸的轉動慣量稱為主慣性矩
在計算剛體或殼的慣性張量時需要指定剛體和殼的密度，通過shellProperties來進行剛體和殼之間慣性張量的切換計算，同時還可指定剛體相對參考點慣性張量。其中剛體的慣性張量的計算輸入如下所示：
其中標紅部分可用于六個自由度動網格字典文件中的輸入參數。
