如何简单的区分ANSYS Workbench有限元分析中的静力学与动力学问题
ansys 静力学 显式动力学
ANSYS静力学显式动力学1. 引言ANSYS是一款多功能的工程仿真软件，广泛应用于不同行业的产品设计、分析和优化中。
其中，静力学和显式动力学是ANSYS的两个重要模块，本文将对这两个模块进行全面、详细、完整且深入的探讨。
2. 静力学2.1 概述静力学是研究物体在静止状态下受力平衡的学科。
通过静力学分析，可以确定物体的受力情况、结构的稳定性以及构件的强度等信息。
2.2 ANSYS中的静力学分析ANSYS中的静力学分析模块可以通过建立几何模型、定义材料和边界条件来进行分析。
在分析过程中，可以考虑不同的加载情况，如静力加载和重力加载。
2.3 静力学分析的步骤静力学分析通常包括以下步骤： 1. 建立或导入模型：使用ANSYS的建模工具创建几何模型或导入现有模型。
2. 定义材料和属性：为模型定义材料特性和材料属性。
3. 定义边界条件：为模型的边界定义约束和加载条件。
4. 网格划分：将模型划分为离散的网格单元。
5. 求解分析：通过求解静力学方程，得到模型的受力状态。
6. 后处理：分析结果的可视化和数据输出。
3. 显式动力学3.1 概述显式动力学是一种研究物体在动力加载作用下的运动和响应的学科。
与静力学不同，显式动力学考虑了时间因素，可以模拟和预测物体在瞬态加载情况下的动态响应。
3.2 ANSYS中的显式动力学分析ANSYS中的显式动力学分析模块可以模拟各种动力加载条件下的物体运动和响应。
该模块可以用于模拟撞击、爆炸、碰撞、结构破坏等情况，并可以为工程师提供重要的设计参考信息。
3.3 显式动力学分析的步骤显式动力学分析通常包括以下步骤： 1. 建立或导入模型：与静力学分析相同，需要建立或导入模型。
2. 定义材料和属性：为模型定义材料特性和材料属性，以便模拟加载情况下的材料响应。
3. 定义边界条件：为模型的边界定义约束和加载条件，包括初始速度和力。
4. 网格划分：将模型划分为离散的网格单元。
5. 求解分析：通过求解显式动力学方程，得到模型在不同时间步长下的运动和响应。
ANSYS结构静力学与动力学分析教程
ANSYS结构静力学与动力学分析教程第一章：ANSYS结构静力学分析基础ANSYS是一种常用的工程仿真软件，可以进行结构静力学分析，帮助工程师分析和优化设计。
本章将介绍ANSYS的基本概念、步骤和常用命令。
1.1 ANSYS的基本概念ANSYS是一款基于有限元方法的仿真软件，可以用于解决各种工程问题。
其核心思想是将结构分割成有限数量的离散单元，并通过求解线性或非线性方程组来评估结构的行为。
1.2 结构静力学分析的步骤进行结构静力学分析一般包括以下步骤：1）几何建模：创建结构的几何模型，包括构件的位置、大小和形状等信息。
2）网格划分：将结构离散为有限元网格，常见的有线性和非线性单元。
3）边界条件：定义结构的边界条件，如固定支座、力、力矩等。
4）材料属性：定义结构的材料属性，如弹性模量、泊松比等。
5）加载条件：施加外部加载条件，如力、压力、温度等。
6）求解方程：根据模型的边界条件和加载条件，通过求解线性或非线性方程组得到结构的响应。
7）结果分析：分析模拟结果，如应力、应变、变形等。
1.3 ANSYS常用命令ANSYS提供了丰富的命令，用于设置分析模型和求解方程。
以下是一些常用命令的示例：1）/PREP7：进入前处理模块，用于设置模型的几何、边界条件和材料属性等。
2）/SOLU：进入求解模块，用于设置加载条件和求解方程组。
3）/POST1：进入后处理模块，用于分析和可视化模拟结果。
4）ET：定义单元类型，如BEAM、SOLID等。
5）REAL：定义单元材料属性，如弹性模量、泊松比等。
6）D命令：定义位移边界条件。
7）F命令：定义力或压力加载条件。
第二章：ANSYS结构动力学分析基础ANSYS还可以进行结构动力学分析，用于评估结构在动态载荷下的响应和振动特性。
本章将介绍ANSYS的动力学分析理论和实践应用。
2.1 结构动力学分析的理论基础结构动力学分析是研究结构在动态载荷下的响应和振动特性的学科。
它基于质量、刚度和阻尼三个基本量，通过求解动态方程来描述结构的振动行为。
动力学与静力学的区别
动力学定义
动力学是研究物 体在力作用下的 运动规律和运动 状态的科学。
动力学的研究内 容包括：物体的 受力分析、运动 方程、运动学方 程、动力学方程 等。
动力学的研究方 法包括：理论分 析、实验研究、 数值模拟等。
动力学的应用领 域包括：机械工 程、航空航天、 汽车工业、生物 力学等。
动力学与静力学的 区别
汇报人：XX
目录
01 动 力 学 与 静 力 学 的 定 义 02 动 力 学 与 静 力 学 的 应 用 领 域 03 动 力 学 与 静 力 学 的 物 理 量 04 动 力 学 与 静 力 学 的 运 动 状 态 05 动 力 学 与 静 力 学 的 平 衡 状 态
1
机械工程：研究机械 系统的运动和动力传
递
汽车工程：研究汽车、 火车等交通工具的运
动和动力
航空航天工程：研究 飞行器、航天器等飞
行器的运动和动力
生物力学：研究生物 体的运动和动力，如 人体运动、动物运动
等
静力学应用领域
建筑工程：结构设计、施工、维护等 机械设计：机械零件、机构、系统的设计、分析等 航空航天：飞行器设计、发射、回收等 生物医学：人体骨骼、肌肉、关节等结构的分析与设计
3
动力学与静力学的物理量
动力学物理量
力：使物体产生加速度的物理量 质量：物体所含物质的多少 加速度：物体速度的变化率
动量：物体质量和速度的乘积
动能：物体由于其状态和位置所具有的能 量
势能：物体由于其位置和状态所具有的能 量
静力学物理量
力：静力学中研 究的主要物理量， 包括重力、弹力、 摩擦力等。
5
动力学与静力学的平衡状 态
动力学平衡状态
基于ANSYS WORKBENCH的刚体动力学-静力学分析
基于ANSYS Workbench的刚体动力学-静力学分析在机械系统中，大量构件处于运动状态。
在构件的运动过程中，在某些时刻，它处于最危险的工况。
那么，如何对于一个运动的机构中某个别构件进行强度分析呢？按照以往的方法，是先使用多体动力学软件例如ADAMS进行刚体动力学分析，得到铰链处的约束力，然后再在有限元软件例如ANSYS中对感兴趣的构件划分网格，并导入从ADAMS中得到的载荷，对之进行强度分析。
ANSYS提供了一套完善的解决方案，使得直接在WORKBENCH中就可以完成全过程。
其方法如下：1. 从工具箱中，拖拽一个刚体动力学模板到项目示意图中，然后按照正常步骤创建一个刚体动力学分析，施加力，力偶等，然后插入所需要的求解结果物体。
2. 在图形窗口中确定感兴趣的时间点。
3. 选择某个求解结果物体，然后在右键菜单中选择Export Motion Loads，并指定一个载荷文件名。
4. 在项目示意图中，拷贝一个rigid dynamics分析系统。
并把它用static structural 分析系统进行取代。
5.编辑static structural分析系统，压制不需要的构件，而只留下需要分析其强度刚度的构件。
6. 把该构件的刚度行为从rigid改变成flexible.7. 把网格求解器设置从ANSYS Rigid Dynamics改成ANSYS Mechanical8. 删除或者压制所有在Rigid Dynamics分析中所使用的载荷。
9.选择static structural分支，然后在其右键菜单汇总选择Insert> Motion Loads....，从而导入前面文件中的载荷。
10.删除原有的结果物体，添加新的应力，变形等物体。
11. 求解得到此时刻(t=0.49495s)构件的应力和变形。
12.返回workbench工作平面。
结构动力学问题与静力学问题的差别
结构动力学问题与静力学问题的差别结构的动力学问题与静力学问题差别很大，主要体现在以下几个方面：1.动力学问题具有时变性。
由于荷载和结构响应都随着时间而变化，动力学问题不可能同静力学问题那样只有一个单一的解。
我们需要求解出结构整个过程中随着时间不断变化的连续解。
因此，动力学问题显然比将力学问题更加复杂、耗时。
2.动力学问题需要考虑惯性力当某结构仅受静力荷载时，结构的响应仅与荷载的大小和位置有关，但如果结构受到的是动力荷载，结构响应不仅与荷载有关，还和惯性力有关。
这惯性力是结构动力学问题中最重要的特征。
3.结构简化关于结构的简化，虽然在原则上结构的静力计算简图应和动力计算简图一致，但是由于动力学问题的复杂性，往往会基于静力计算简图进一步简化。
下面，我们以一个结构布置及荷载分布沿纵向比较均匀的单层平面框架为例，进行结构简化。
由于框架纵向分布均匀，可取其中的一个开间作为计算单元，计算简图如图1所示。
如忽略杆件的轴向变形，该结构体系有三个参数为独立未知量，即A点和B点的转角0A和缶，A点或B点的侧移X。
在任一时刻决定结构体系几何位置及变形状态的独立参数的数目为该结构体系的自由度。
因此，该结构的自由度为三。
上述的简化方法和在静力计算时的简化方法完全一致。
图1单层平面框架计算简图然而，在进行结构动力学分析时，由于需要考虑惯性力的影响以及阻尼的影响，需要求解微分方程（对于离散体系），不同于静力分析，只需求解代数方程。
为便于计算和分析，在建立结构动力计算简图时，通常会在结构静力计算简图的基础上，将分部质量集中在有限的几个点上，并忽略惯性效应相对较小的自由度。
在进行图2所示的单层平面框架的动力分析时，往往将柱的质量向柱两端集中。
为减少计算工作量，通常忽略质量的转动惯性效应，即忽略掉两个转角自由度，如图2所示。
这样，拥有三自由度的单层平面框架的动力计算简图就可简化为较为简单的单自由度体系。
图2单层平面框架动力计算简图。
ANSYS Workbench 结构线性静力学分析与优化设计解析
工程仿真结算方案： ANSYS Workbench 培训
张胜伦
博士
西安交通大学
西安嘉业航空科技有限公司
结构线性静力分析
西安嘉业航空科技有限公司
线性静力学分析的基本假设 连续 结构材料 均匀 各向同性 线性 非线性 静态 动态
对于纤维结构材料、粒子强化材料等各向异性非均匀材料 要特别注意、特别处理。 1、材料的变形范围在弹性范围，且材料的变形量较小， 方便建立静力学方程； 2、对于塑性变形或大变形，必须考虑材料非线性和几 何非线性。
西安嘉业航空科技有限公司 作业6 问题描述：如右图模型（螺旋桨），其 材料为聚乙烯，模型如图所示方向的 1000rad/s的角加速度惯性载荷；模型内圈 用圆柱面约束且轴向为0，径向和周向为 free；螺旋桨面施加压力载荷0.5MPa。 要求：运用适当的网格划分方法，网格 大小均匀一致不得少于60万个节点（或者 运用膨胀层网格划分方法）；求解结果显 示模型的整体变形和等效应力。 截图：材料添加，网格划分效果，结果 的整体变形、等效应力以及径向变形和应 力的网格显示图、矢量线时图、等值线图。 共8张截图。
4、弹性假设： 应力—应变存在一一对应关系； 应力不超过屈服应力点； 载荷卸载后结构可恢复到原来的状态，不产生残余 应力和参与应变。 5、小变形假设： 在载荷作用下的变形，远小于其自身的几何尺寸； 结构变形的挠度远小于结构的截面尺寸。
西安嘉业航空科技有限公司
6、缓慢加载过程： 载荷的施加和卸载过程足够慢； 不引起结构的动响应； 满足内外力平衡方程。
西安嘉业航空科技有限公司 作业5 问题描述：如右图模型（支撑座-4-切 向），其材料为铜合金，模型受如图所示 方向的314rad/s的角加速度惯性载荷；模 型内圈用圆柱面约束且轴向为0，径向和周 向为free；模型外圈施加径向轴承载荷 1000N。 要求：运用适当的网格划分方法，网格 大小均匀一致在筋板厚度方向至少划分11 个节点（或者运用refineing网格划分方 法）；求解结果显示模型的整体变形和等 效应力。 截图：材料添加，网格划分效果，结果 的整体变形、等效应力以及径向变形和应 力的网格显示图、矢量线时图、等值线图。 共8张截图。来自西安嘉业航空科技有限公司
动力学与静力学的比较分析
动力学与静力学的比较分析动力学和静力学是研究物体运动的两个重要分支学科，它们在力学领域发挥着重要的作用。
动力学主要研究物体在受力作用下的运动规律，而静力学则主要研究物体在受力作用下的平衡情况。
本文将对动力学和静力学进行比较分析，探讨它们的共同点和区别。
首先，动力学和静力学在研究对象上存在差异。
动力学关注的是物体的运动状态，力的作用以及物体的加速度等。
而静力学则关注的是物体的平衡情况，研究物体在受力后是否处于静止状态以及力的分布情况等。
其次，动力学和静力学在研究方法上也有一定的差异。
在动力学研究中，通常需要建立动力学方程来描述物体受力后的运动情况，通过求解动力学方程可以得到物体的运动规律。
而静力学的研究则主要通过力的平衡条件来进行分析，例如牛顿第一定律所描述的力的合成为零的情况，从而得到物体的平衡情况。
此外，动力学和静力学的应用领域也存在差异。
动力学在研究机械系统、天体物理、流体运动等方面具有广泛的应用。
例如，在机械工程中，动力学可以用于研究机械装置的稳定性和动态响应；在天体物理中，动力学可以用于研究行星的轨道运动和天体碰撞等。
而静力学主要应用于建筑工程、力学设计等领域。
例如，在建筑物设计中，静力学可用于确定各个荷载在建筑结构中的分布情况，从而保证结构的稳定性。
另外，动力学和静力学也存在一些共同点。
首先，它们都以牛顿力学为基础，共同遵循牛顿的三大定律。
无论是动力学还是静力学，都以力的作用和力的平衡为基础，建立了稳定和可靠的力学体系。
其次，它们都是解决现实世界中力学问题的有效工具，对于我们理解和应用力学定律具有重要的意义。
为了更好地说明动力学和静力学的比较分析，以杆的静力平衡和动力学为例。
在静力学中，当一个杆处于平衡状态时，各个力的合力和合力矩都为零，从而可以通过静力学方程来求解杆的平衡条件。
而在动力学中，我们可以研究一个杆在受到外力作用下的运动规律。
例如，当一个杆在一个端点受到外力作用时，可以通过动力学方程求解出杆的弯曲状态和挠度等参数。
ansysworkbench静力分析讲解1
• 计算时间也同样，简单模型计算快，复杂模型计算慢。
• 想清楚这几个问题，再开始仿真。
静力分析
• 静力分析主要研究由外部载荷引起的结构上的位移，应力，应变 和力，
• 这里指的外部载荷，是不会引起明显的惯性和阻尼效应 • 简单理解，就是缓慢加载，缓慢反应，和时间无关，是受载荷之
geometry，导入的模型可以是 在三维模型中建好的
模型处理
• 用DM打开模型，可以对模型进行修改 • 包括修复模型，简化孔，简化边缘 • 本次仿真已示意为主，默认设置
网格划分
• 划分网格，修改默认尺寸大小
增加约束
添加压力
求解计算
• 根据不同的要求，会有不同的设置 • 本次采用默认设置
求解
示例
分析一个零件，在圆孔处固定，在手柄和端部受到2MPa压力
问题分析
• 目的：静力分析示例 • 材料：默认材料结构钢 • 模型简化：可以保留模型上的孔，网格精细程度不需要太高，示
意说明问题即可 • 分析：不考虑非线性 • 求解：使用ansys求解器
建立一个分析模块
• 首先打开ansysworkbench • 在左侧的工具箱中直接拖拽 • 建立一个模块 • 静力学模块有3个，区别在
后的稳定状态。
静力分析
• 可以施加的载荷类型
• 外部力和压力，比如：静水压力或者大气压 • 稳态惯性力，比如：重力和转动速度 • 非零位移 • 温度
静力分析
• 分析可以是线性的 ，也可以是非线性的，所线性主要包括三类，几何非线性，材料非线性，接触
于求解器不同 • 拖拽到工作区之后形成一个
静力学与动力学的区别与联系
静力学与动力学的区别与联系引言：静力学和动力学是物理学中两个重要而又基础的概念。
它们分别研究物体在静止和运动状态下的力学性质。
本文将详细探讨静力学和动力学的区别和联系。
一、静力学的概念及特点：静力学是研究物体在静止状态下的力学学科。
静力学关注的主要问题是物体受力平衡时的情况和性质。
它通常处理的是物体的平衡状态，即物体所受的合力为零。
在静力学中，物体保持静止或静止状态下的力学平衡，是研究的核心内容。
静力学主要研究物体所受的力、力的平衡条件以及对应的受力分析方法。
在静力学中，我们使用牛顿第一定律——力的合力为零的时候物体保持静止的平衡状态。
这一定律被称为平衡条件。
静力学主要研究静态力学平衡的问题，例如杠杆平衡、物体的受力分析等。
二、动力学的概念及特点：动力学是研究物体在运动状态下的力学学科。
与静力学不同，动力学关注的是物体在运动状态下受力的情况和性质。
动力学研究的核心是物体所受的力和运动状态之间的关系。
在动力学中，我们考虑物体所受的力、物体的质量以及力对物体运动状态的影响。
动力学研究的重点是牛顿第二定律，即物体所受合力等于质量乘以加速度。
该定律描述了物体的运动状态与施加在其上的力之间的关系。
因此，动力学常常涉及速度、加速度和运动轨迹等概念。
三、静力学与动力学的区别：1. 研究对象不同：静力学研究物体在静止状态下的力学平衡，而动力学研究物体在运动状态下的受力与运动关系。
2. 研究内容不同：静力学主要研究力的平衡条件及物体受力的分析方法，动力学则主要研究物体所受力对运动状态的影响以及运动参数的变化规律。
3. 平衡条件不同：静力学中的平衡条件是物体所受合力为零，而动力学中并无平衡条件，而是通过力和质量的关系描述物体的运动状态。
4. 牛顿定律不同：静力学主要依赖牛顿第一定律，即力的合力为零时物体保持静止。
而动力学则使用牛顿第二定律，描述了力对物体运动状态的影响。
四、静力学与动力学的联系：尽管静力学和动力学有着明显的区别，但在物理学的研究中，两者有着密切的联系。
ANSYS Workbench有限元分析实例详解(动力学)
5.6瞬态分 析之复合材 料
04
5.7转子动 力学之瞬态 分析
06
5.9总结
05
5.Байду номын сангаас声场之 瞬态分析
5.3.1准静态法之移动载荷瞬态分析 5.3.2瞬态法之移动载荷分析
5.4.1全刚性体（柔性体）零件全Joint连接的多体动力学 5.4.2刚柔性体零件全Joint连接的多体动力学 5.4.3刚柔性体零件Joint和Contact连接的多体动力学
5.5.1跌落冲击分析 5.5.2三辊弯曲成型分析 5.5.3接触磨损分析
作者介绍
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精彩摘录
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1.1动力学基本解 析
1.3低版本程序打 开高版本文件的过
程
2.1模态分析之计算 原理
2.2普通模态及自由 模态分析
2.3线性摄动模态分 析
2.4模态分析之拓扑 优化
1
2.5含阻尼的 模态分析
2
2.6模态之子 结构分析
3
2.7转子动力 学之模态分析
4
2.8声场模态 分析
5
2.9总结
2.2.1模态分析之固有频率研究 2.2.2模态分析之振型研究 2.2.3模态分析之线性叠加
2.3.1线性摄动模态分析之应力刚化和旋转软化 2.3.2非线性模态分析
2.4.1模态分析之拓扑优化基本实例 2.4.2齿轮减重拓扑优化设计基本实例
2.5.1复模态分析基本实例 2.5.2非对称复模态分析基本实例
ANSYS Workbench 19.0基础入门与工程实践 第6章 静力学分析
4．载荷加载区域预处理
• 由于移动升降机的安装宽度为0.3m，所以需要在横梁中部位置截取该部分宽 度的加载区域，可以使用Imprint Faces完成载荷面的获取。如图所示，在横 梁上表面建立矩形草图，然后进行拉伸操作，将Operation设置为Imprint Faces，单击Generate完成载荷面的烙印操作。
2．几何特征删减
• 完成无关结构的删减之后，由于几何模型中存在诸多螺栓孔、定位孔，如左图 所示，这些螺栓孔、定位孔对分析结果也不产生直接影响，且不是分析中关注 的内容，所以要再次对模型进行特征删减，去除支架及横梁结构中存在的螺栓 孔、定位孔，最终得到可以用于分析的模型，如右图所示。
3．导入几何模型
65本章通过移动龙门架和外伸梁结构的静力分析实例详细介绍了在wb190中进行静力学分析的基本思路和步骤在第一个实例中介绍如何通过imprintfaces施加载荷第二个实例中详细介绍了如何创建和使用梁单元进行静力分析通过每一步详细操作确保读者对静力分析能有清晰全面的认识和掌握最后通过实体单元和壳单元的对比分析为读者提供使用两种不同类型单元处理问题的方法
6.2.3 材料属性设置
• 本例静力分析涉及的材料属性有材料弹性模量、泊松比，选用材料为Q235， 查阅材料手册可知Q235的弹性模量Ε=2.12e5MPa、泊松比μ=0.288、密度 ρ=7.86e3kg/m3，具体设置步骤如下。
• （1）双击Engineering Data进入材料属性设置界面。 • （2）单击Engineering Data Sources窗口，在General Materials中创建Q235
静力学与动力学的区别与联系
静力学与动力学的区别与联系静力学和动力学是物理学中两个重要的概念，它们分别研究物体在静止和运动状态下的力学特性。
静力学关注物体在静止状态下的受力和力的平衡条件，而动力学则研究物体在运动状态下的运动规律和力的作用效果。
本文将介绍静力学和动力学的区别与联系。
一、静力学静力学研究物体在静止状态下的力学问题，主要关注以下几个方面：1. 平衡条件：静力学通过分析物体所受的各个力，确定物体在静止状态下的平衡条件。
根据力的平衡条件，物体受力的合力为零，同时力的合力和力矩的合力也为零。
2. 牛顿第一定律：静力学的研究基于牛顿第一定律，即物体在静止状态下保持静止，或在匀速直线运动状态下保持匀速直线运动。
3. 力的分解：静力学中常用的方法是将力分解为水平和垂直的分力。
这样可以更好地分析力的平衡条件和力的作用效果。
二、动力学动力学研究物体在运动状态下的力学问题，重点关注以下几个方面：1. 运动规律：动力学研究物体在受力作用下的运动规律，包括直线运动、曲线运动以及旋转运动等。
通过运动学和动力学方程，可以描述物体的位移、速度和加速度等运动状态。
2. 牛顿第二定律：动力学的研究基于牛顿第二定律，即物体所受的合力等于质量乘以加速度。
根据这个定律，可以计算物体的加速度和力的作用效果。
3. 力的效果：动力学研究物体所受的力的效果，如物体受到的力越大，其运动状态的改变越明显。
力的方向和大小对物体的运动轨迹和速度都产生影响。
三、静力学和动力学在研究的对象、内容和方法上存在一些区别，但也存在一定的联系。
1. 区别：- 研究对象：静力学研究物体在静止状态下的力学问题，而动力学则研究物体在运动状态下的力学问题。
- 研究内容：静力学主要关注物体的平衡条件和力的分解，而动力学则研究物体的运动规律和力的效果。
- 方法应用：静力学常用静力平衡方程来解决问题，而动力学运用牛顿第二定律等动力学方程进行计算和分析。
2. 联系：- 牛顿定律：静力学和动力学都基于牛顿的力学定律，静力学基于牛顿第一定律，动力学基于牛顿第二定律。
自然科学知识：动力学和静力学的区别和应用
自然科学知识：动力学和静力学的区别和应用动力学和静力学是物理学中的两个重要概念，它们在物理学和工程学中广泛应用。
本文将对动力学和静力学的定义、区别和应用进行详细阐述。
一、动力学的定义与应用动力学是研究物体在运动时的力学规律的学科。
换句话说，动力学是研究物体运动状态、速度、加速度等动力学量的规律。
动力学不仅研究物理学中常见的牛顿力学，还研究其他学科中的动力学规律，例如量子力学中的动力学、相对论中的动力学等。
动力学广泛应用于工程学中，例如机械工程、电子工程、飞行器工程等。
例如，在机械工程中，动力学可以用来研究机械装置的运动规律、速度、力等问题。
在电子工程中，动力学可以用来研究电子器件的速度和加速度，以及电子元器件的能力。
二、静力学的定义与应用静力学是研究物体在静止时的力学规律的学科。
其中的“静”指的是物体不存在运动状态。
静力学研究物体在静止时的力学平衡和稳定问题。
由于物体在静态情况下不动，静力学主要研究作用在物体上的力以及它们的平衡。
静力学在工程学中具有重要的应用，例如建筑、船舶、土木工程等领域。
在建筑工程中，静力学可以用来研究建筑结构的平衡和稳定性；在船舶工程中，静力学可以用来研究船舶的平衡和安定性；在土木工程中，静力学可以用来研究土地和建筑物的力学平衡问题。
三、动力学和静力学的区别动力学和静力学之间的区别在于它们对物体的状态进行了不同的研究。
动力学研究物体在运动时的规律，从而研究物体的动力学量，例如速度、加速度、动能、势能等。
静力学则研究物体在静止时的规律，从而研究物体的平衡和稳定性问题。
在研究方法上，动力学和静力学也有所不同。
由于动力学研究物体的动态问题，因此在大多数情况下需要考虑时间和空间中的变化。
而静力学研究物体的平衡问题，因此大部分情况下不需要考虑时间和空间中的变化。
四、动力学和静力学的应用范围和互补性动力学和静力学在物理学和工程学中应用广泛。
两者相互补充，构成了物理学和工程学中的基础。
工程力学中的动力学与静力学有什么不同？
工程力学中的动力学与静力学有什么不同？在工程力学的广袤领域中，动力学和静力学是两个至关重要的分支。
它们共同为解决工程实际问题提供了坚实的理论基础，但又在研究对象、分析方法和应用场景等方面存在着显著的差异。
静力学，顾名思义，主要研究物体在静止状态下的受力情况。
当一个物体处于静止状态时，它所受到的各个力相互平衡，合力为零。
这是静力学的核心概念。
比如说，一个放在水平桌面上的重物，它受到重力向下，桌面给它的支持力向上，这两个力大小相等、方向相反，使得物体保持静止。
在静力学的分析中，我们通常关注的是力的大小、方向和作用点这三个要素。
通过对这些要素的分析，可以确定物体在静止状态下各个力之间的关系，从而解决诸如结构的稳定性、杆件的内力等问题。
相比之下，动力学则聚焦于物体的运动状态以及导致物体运动状态发生改变的原因。
它研究的是力与物体运动之间的关系。
当物体处于运动状态时，力不仅会影响其速度的大小，还会改变其运动的方向。
例如，一个被抛出的物体，在重力和空气阻力的作用下，其运动轨迹会呈现出抛物线的形状。
动力学中，我们需要考虑力的作用时间、物体的质量以及运动的初始条件等因素。
通过运用牛顿第二定律等基本原理，来描述和预测物体的运动轨迹、速度和加速度等变化情况。
从研究对象来看，静力学主要针对处于平衡状态的物体，无论是单个物体还是由多个物体组成的系统，只要它们保持静止或者匀速直线运动，都属于静力学的研究范畴。
而动力学的研究对象则是处于非平衡状态下的物体，即那些速度或加速度不为零的物体。
在分析方法上，静力学常常通过受力分析和力的平衡方程来求解未知力。
比如，对于一个简单的悬臂梁结构，我们可以通过画出其受力图，然后根据水平和竖直方向的力平衡以及对固定点的力矩平衡来计算出各个支撑点所承受的力。
而动力学则更多地依赖于牛顿运动定律、动量定理、能量守恒定律等原理。
在解决问题时，往往需要建立包含时间变量的运动方程，并通过积分或求解微分方程来获得物体的运动规律。
动力学和静力学的比较
动力学和静力学的比较动力学和静力学是物理学中重要的分支，它们研究物体运动和力的作用。
虽然它们有共同的目标，但在理论基础、研究方法和应用领域上存在着一些显著差异。
本文将对动力学和静力学进行比较，并分析它们在实际应用中的差异。
一、理论基础的比较动力学是研究物体运动的学科，主要涉及力、质量和加速度之间的关系。
它通过牛顿力学的定律，例如牛顿第二定律 F=ma，来描述物体运动的规律。
动力学的理论基础是基于力和加速度之间的相互作用，强调物体的运动状态和动态力学。
静力学则是研究物体处于静止状态时的力学性质。
它主要关注力和物体平衡之间的关系，以及静止物体所受到的力的平衡条件。
静力学的理论基础是基于物体的平衡状态和力的相互抵消，强调物体的力学平衡和静态力学。
二、研究方法的比较动力学和静力学在研究方法上也存在差异。
动力学研究物体的运动轨迹、速度和加速度等动力学参数，通常需要使用运动学和动力学的分析方法。
运动学主要关注物体运动的轨迹和速度，而动力学则研究物体运动的原因和加速度。
动力学的研究方法包括使用牛顿定律、分析力学和动力学方程等。
静力学研究物体的力学平衡和静止状态，主要使用平衡条件和受力分析的方法。
静力学通过分析物体所受到的力和力的平衡条件，确定物体处于静止状态下的力的平衡。
在静力学中，常用的方法包括力的合成、力的分解和力矩的计算等。
三、应用领域的比较动力学和静力学在应用中具有不同的领域和用途。
动力学主要应用于研究物体的运动和运动参数，例如运动物体的速度、加速度和轨迹等。
它在机械工程、运动学和天体物理学等领域具有广泛的应用，例如分析机械系统的运动特性、预测天体的运动轨迹等。
静力学主要应用于分析物体的平衡和稳定性，例如静止物体所受的力和力的平衡条件。
它在建筑工程、结构力学和桥梁设计等领域具有重要的应用，例如分析建筑物的结构稳定性、计算桥梁的静力平衡等。
综上所述，动力学和静力学在理论基础、研究方法和应用领域上存在一些差异。
静力学分析与动力学分析的区别
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很多有限元初学者都在纠结⼀个问题，就是静⼒学分析和动⼒学分析有什么区别，今天以⼀个时变载荷的例⼦，带⼤家领悟其中奥妙。
⾸先来了解⼀下⼆者的物理⽅程：静⼒学所解决的问题：Kx=F动⼒学所解决的问题：Ma+Cv+Kx=F接下来看⼀下今天的案例模型，以下图梁模型为例，左侧固定约束，右侧承受⼀个时变载荷，对其进⾏分析求解。
图1 模型了解回顾⼀下ABAQUS的有限元分析流程：图2 ABAQUS有限元分析流程▶⾸先进⾏动⼒学分析：⼀、前处理1.1 ⼏何模型的构建1）在Part模块中，通过Create Part创建3D、Deformable、wire，创建尺⼨为70m的线条并完成草图绘制，得到图1所⽰模型。
1.2 材料参数的定义1.2.1 材料本构在property模块中，创建材料，定义elastic参数，杨⽒模量为2.1e11Pa，泊松⽐为0.3；再定义Density参数，密度为7850kg/m3。
1.2.2 截⾯定义通过Create Section创建Beam，Beam截⾯，剖⾯为圆形，半径为1m。
1.2.3 截⾯指派通过Assign Section将创建好的截⾯指派给相应模型。
1.3 ⽹格系统构建1.3.1 ⽹格划分在Mesh模块中，划分⽹格。
1.3.2 单元类型单元类型保持默认。
1.3.3 装配在Assembly模块中，通过Create Instance进⾏装配，如下图（已显⽰剖⾯）：图3 装配模型⼆、求解2.1 求解器的设定在Step模块中通过Create Step创建动⼒隐式分析步；步长使⽤固定步长，最⼤增量步数为10000，步长为0.0001。
2.2 连接关系的构建⽆需连接关系。
2.3 边界条件的设定2.3.1 位移边界条件在Load模块中，通过Create Boundary Condition对左侧进⾏固定。
结构动力学与静力学的区别
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结构动力学与静力学的区别在于：(1)荷载随的大小方向作用点随时间而改变；(2)本质区别：有惯性力的存在。
1 动力问题--解决四类问题：反应问题：已知体系和激励，求反应；识别问题：已知激励和反应，求体系；测量问题：已知体系和反应，求激励；控制问题：已知激励和体系，通过调节控制系数来改变结构的反应。
2 动力方程的建立及求解1)离散化方法：集中质量法、广义自由度法和有限元法。
核心问题：质量分布、刚度分布、阻尼。
2)动力方程建立方法：达朗贝尔原理(受力平衡原理)、虚功(位移)原理、hamilton原理(变分原理)。
3)动力问题求解及相关问题：(1)基础：单自由度体系(2)扩展：多自由度体系(3)结构的基本动力特性：周期、振型和阻尼比。
振型：结构体系自由振动的位移形态，N个自由度的体系有N个振型，每个振型对应一个自振频率。
3 动力学的实际应用之地震工程人类对地震作用及地震作用对结构影响的认识是一个逐步发展、递进的过程。
(1)震度法：由日本学者提出，是人类第一次企图用数学的方法来解释复杂的地震现象。
(2)强震观测：其方法和思路最早由日本伟大的地震工程先驱末广恭二提出，但最早在美国开始应用，1933年美国长滩地震获得了首批地震动记录，为后来的反应谱理论和时程分析理论提供了必要条件。
基本概念_ANSYS Workbench有限元分析实例详解（静力学）_[共4页]
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图 5-2-1 2D 杆转动分析示意图
假设为线性小应变，则 2D 杆的应−1 L
0
1 L
0 uvi= j
uj L
vj
假设 2D 杆为刚体，转动一个很小角度θ 时，则 = u j 0 ‚v j ≈ θ L
当 ε = 0 ，即刚体小角度旋转时，不产生拉应变，这符合常理。 但转动一个任意大的角度θ 时，则
u j = L(cosθ −1) , v j = L sinθ
则 ε = cosθ −1 ≠ 0 ，即刚体任意角度旋转时，会产生拉应变，这明显不符合实际。所以不 考虑几何非线性的计算模型在大转动情况就不能适用。
正确方法应采用 Green-Lagrange 应变，Green-Lagrange 应变提供了大变形计算能力，可 以正确处理上例的刚体运动。如下式所示：
5.2 几何非线性分析
（1）大位移或大转动。例如，板壳等薄壁零件在一定载荷作用下，应变很小，甚至没有 超过屈服强度，但是位移很大。
（2）大应变或有限应变。例如，金属的塑性成形，弹性材料在载荷作用下出现较大的非 线性弹性应变。
（3）应力刚化。面内应力和横向刚度的耦合即为应力刚化，如绳索、薄膜，可参见 4.6 节。
（4）旋转软化。由大的旋转运动导致几何形状发生改变，例如，旋转物体的离心运动， 常用指定转速的预应力模态分析。
5.2.1 基本概念 1．几何非线性基本原理
以 2D 杆单元转动为例说明几何非线性。2D 杆单元节点分别为 i、j，i 节点的位移自由 度为 ui 、 vi ，j 节点的位移自由度为 u j 、 v j ，如图 5-2-1 所示。
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如何简单的区分ANSYS Workbench 有限元分析中的静力学与动力
学问题
四川 曹文强
“力”是一个很神秘的字，是个象形字，形体极像古代的犁形，上部为犁把，下部为耕地的犁头，也形象的解释“力”含义 ，将无形不可见，不可描述的现象充分的表达了出来。
从初中物理我们就学习过，力是物体之间的相互作用，是使物体获得加速度和发生形变的外因，单独就力而言，有三个要素力的大小、方向和作用点。
力学是研究物体的机械运动和平衡规律及其应用的，力学可分为静力学、运动学和动力学三部分。
而今天主要是简单介绍一个静力学与动力学。
首先，静力学与动力学区别是什么？
答案很简单，一个是“静”，一个是“动”，动静的含义就是时间的问题。
故，静力学实际是在研究工程结构在静载荷作用下的弹塑性变形和应力状态，以及结构优化问题，其中的静载荷是指不随时间变化的外加载荷，变化较慢的载荷，也可近似地看作静载荷。
当然
“静”动力学
静力学
实际上只是相对而言，严格地说，物体相对于惯性参照系处于静止或作匀速直线运动的状态，即加速度为零的状态，也就是平衡的状态。
对于平衡的状态阐述，牛顿第一运动定律（牛顿第一定律，又称惯性定律、惰性定律）就有一个完整表述：任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。
此外，静力学的有五大公理
公理一
力的平行四边形法则：作用在物体上同一点的两个力，可合成一个合力，合力的作用点仍在该点，其大小和方向由以此两力为边构成的平行四边形的对角线确定，即合力等于分力的矢量和。
公理二
二力平衡公理：作用在物体上的两个力，使物体平衡的必要和充分条件是：两个力的大小相等，方向相反，作用线沿同一直线。
公理三
加减平衡力系公理：在已知力系上加或减去任意平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。
公理四
牛顿第三定律：两物体间的相互作用力，大小相等，方向相反，作用线沿同一直线。
此公理概括了物体间相互作用的关系，表明作用力与反作用力成对出现，并分别作用在不同的物体上。
公理五
刚化公理：变形体在某一力系作用下处于平衡时，如将其刚化为刚体，其平衡状态保持不变。
在有限元结构仿真里面，可简化为下流程图。
静荷载
大小、方向、作用点
输入
刚度、约束、尺寸、材料输出
位移、内力、应力
在ansys workbench 有限元分析中，有以下两个模块用于静力学分析，分别是稳态静力学分析、屈曲分析。
而动力学是研究工程结构在动载荷作用下的响应和性能的分支学科。
动载荷是指随时间而改变的载荷。
在动载荷作用下，结构内部的应力、应变及位移也必然是时间的函数。
对于动力学，牛顿第二运动定律进行了完美的阐述：物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，且与物体质量的倒数成正比；加速度的方向跟作用力的方向相同。
这个定律指出了力、加速度、质量三者间的关系。
动力学普遍定理为动量定理、动量矩定理、动能定理。
在有限元结构仿真里面，可简化为下流程图：
动载荷类型
简谐载荷：载荷随时间周期性性变化，并可以用简谐函数来表示。
动荷载
大小、方向、作用点、时间 输入 质量、刚度、约束、尺寸、阻尼、频率、振型 输出 动位移、加速度、速度、动应力、动力系数
分析模块推荐harmonic response
一般周期性载荷：载荷随时间周期性变化，是时间的周期函数，但不能用简单的用简谐函数表示。
分析模块推荐harmonic response
冲击载荷：载荷的幅值大小在很短时间内急剧增加或急剧的减小。
分析模块推荐瞬态动力学（transient structural（隐式解法）
显示动力学explicit dynamics（显式解法）
随机载荷：荷载的幅值大小变化复杂，难以用解析函数解析表示的载荷。
分析模块推荐random vibriation response spectrum
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