AnsysWorkbench动力学分析
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
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。
workbench 谐响应 扫频 转子动力学
workbench 谐响应扫频转子动力学
我猜你想了解的是 Workbench 进行谐响应扫频和转子动力学分析的相关内容。
Workbench 是 ANSYS 公司推出的一款协同仿真环境，广泛应用于结构、流体、电磁等领域的仿真分析。
在 Workbench 中进行谐响应扫频和转子动力学分析的基本流程如下：
1. 建立模型：首先需要建立分析模型，包括几何模型和网格划分等。
可以使用Workbench 中的 DesignModeler 或 SpaceClaim 等工具进行建模和网格划分。
2. 施加激励：在模型上施加激励，例如力、压力、位移等。
可以使用 Workbench 中的Static Structural 或 Modal 等模块进行激励的施加。
3. 设置分析选项：设置谐响应分析的选项，例如频率范围、求解器等。
可以使用Workbench 中的 Harmonic Response 模块进行设置。
4. 进行分析：运行谐响应分析，得到模型的频率响应曲线。
可以使用 Workbench 中的Results 模块查看分析结果。
5. 进行转子动力学分析：如果需要进行转子动力学分析，可以在模型上添加轴承、轴等组件，并设置相应的边界条件和激励。
可以使用 Workbench 中的 Rotordynamics 模块进行分析。
需要注意的是，具体的分析流程和方法可能会因模型的不同而有所差异，建议你根据实际情况进行调整。
Ansys-Workbench动力学分析
4.1: 动力学绪论
第一节 动力学分析目的及定义 为什么要对结构进行动力学分析？
土木建筑、地质工程领域
1940年11月7日倒塌—风载
1940年7月1日通车 美国塔科曼悬索大桥
交通运输、航空航天领域
机械、机电领域
什么是结构动力学？
定义：研究结构在动力荷载作用下的动力反应。
目的：动力荷载作用下结构的内力和变形；
4.2: 模态分析
第一节 模态分析的含义
什么是模态分析?
模态分析是用来确定结构的振动特性（固有频率和振型） 的一种技术。 模态分析的好处：
– 使结构设计避免共振或以特定频率进行振动（例如 扬声器）；
– 使工程师可以认识到结构对于不同类型的动力载荷 是如何响应的。
建议： 在准备进行其它动力分析之前首先要进行
单地用简谐函数来表示。
FP
t
（3）冲击荷载 荷载的幅值(大小)在很短时间内急剧增大或急剧减小。
FP 冲击荷载
t
FP 突加荷载
t
（4）随机荷载 荷载的幅值变化复杂、难以用解析函数解析表示的荷载。
风荷载 地震作用
25 Wind speed (m/s) 20
15
10
5
0
0
50
100
脉动风
平均风
150
200
fn
n 2
为系统的固有频率，Hz
1 2
T
fn n
为系统的周期，s
2.二自由度无阻尼线性系统
对质量块m1、 m2受力分析， 由Newton第二定律得
mm12xx12 kk13xx12kk22(
x2 x1) (x2 x1)
mm12xx12(kk21x1
ANSYSWorkbench基础教程与工程分析详解第五章显式动力学分析
ANSYSWorkbench基础教程与工程分析详解第五章显式动力学分析通过第4章动力学分析的学习，相信读者对ANSYS Workbench 中的隐式动力学已经有一定的了解了，本章主要讲解显式动力学，包括三个模块，ANSYS LS-DYNA，主要完成在Workbench下的前处理工作；ANSYS AUTODYN，其功能是提供一个全面的多解决方案；ANSYS Explicit，主要用于满足固体、流体、气体及它们之间相互作用的非线性动力学仿真。
同样，本章通过图例详解来讲解显式动力学的分析流程。
本章所要学习的内容包括：了解显式动力学分析基础熟悉显式动力学分析的操作流程掌握ANSYS Workbench显式动力学中命令选项的应用了解显式动力学分析的应用场合5.1 显式动力学分析基础显式动力学通常的应用领域主要有：汽车工业，如碰撞分析、气囊设计等；航天航空，如飞机结构冲击动力分析、碰撞和坠毁、火箭级间分离模拟分析、冲击爆炸及动态载荷和特种复合材料设计等；制造业，如冲压、锻造、铸造和切割等；建筑业，如爆破拆除、地震安全和混凝土结构等；国防工业，如穿甲弹与破甲弹设计、冲击波传播和空气，水与土壤中爆炸等；电子领域，如跌落分析、包装设计和电子封装等。
当数值仿真问题涉及瞬态、大应变、大变形、材料的破坏，材料完全失效或者伴随复杂接触的结构问题时，通过显式动力学求解可以解决这些问题。
拉格朗日法，其网格是在计算模型上，受力后网格随计算模型变化而变化。
应用拉格朗日法的单元类型有三种：实体单元、壳单元和梁单元。
拉式法主要用于计算结构响应。
不同于拉格朗日法，欧拉法的网格是固定于空间，在计算力学模型流动或变形时是经过空间固定的网格，从而在计算时通常可以避免问题的网格畸变。
欧拉法主要用于计算流该软件为功能成熟、输入要求复杂的程序，是一个单独的程序，提供方便、实用的接口技术来连接有多年应用实践的显式动力学求解器。
1996年一经推出，ANSYS LS-DYNA 就帮助众多行业的客户解决了诸多复杂的设计问题。
Ansys_Workbench动力学分析
单自由度线性系统在谐波激励下的响应仍然是谐波。
响应频率等于激励频率。
振幅X与激励的幅值A成比例。 相位差 表示响应滞后于激励的相位角。
系统的全解为：
x(t) Cent cos(dt ) A H() cos(t )
有阻尼自由振动的解 瞬态解
瞬态响应 逐渐衰减
稳态振动的解 稳态解 稳态响应
结构体系
输入
input
质量、刚度 阻尼、约束 频率、振型
动力响应
输出 Output
位移 内力 数值
应力
动位移 加速度 速度 动应力 动力系数
时间函数
第二节 结构动力学研究的内容
第一类问题：反应分析（结构动力计算）
输入 （动力荷载）
结构 （系统）
输出 （动力反应）
第二类问题：参数（或称系统）识别
输入 （动力荷载）
结构 （系统）
输出 （动力反应）
第三类问题：荷载识别
输入 （动力荷载）
结构 （系统）
第四类问题：控制问题
输入 （动力荷载）
结构 （系统）
控制系统 （装置、能量）
输出 （动力反应）
输出 （动力反应）
第三节 动力学分析类型
1.动荷载 静荷载：
大小、方向和作用点不随时间变化或变化很 缓慢的荷载。如：结构的自重、雪荷载等。
m
m
m
令：
A F k
c m
2n
k m
n2
得：
&x&(t) 2n x&(t) n2x(t) n2 Acost
式中： 为阻尼比
设其解为：
x(t) X cos(t )
代入原方程，可得： X
A
ANSYS workbench齿轮啮合瞬态动力学分析
ANSYS workbench齿轮啮合瞬态动力学分析齿轮传动是机械系统传动方式中应用最为广泛的一种，今天给介绍一下如何利用workbench实现齿轮啮合的瞬态动力学分析。
有限元分析流程分为3大步、3小步，如下图所示。
今天将以这种方式介绍使用workbench实现齿轮啮合的分析流程。
图1 有限元分析流程一、前处理1.1 几何模型的构建本文几何模型在SolidWorks中创建，并导入workbench中，如图所示图2 齿轮对几何模型1.2 材料定义材料选用结构钢：密度：7850kg/m3，杨氏模量：2.1e11Pa，泊松比：0.31.3 有限元模型的构建有限元模型的构建包括材料赋予、网格划分以及连接关系的构建1.3.1 材料赋予双击瞬态动力学分析流程中的Model，进入Mechanical界面，单击项目树Geometry 下的两个零件，左下角细节框中，Material处指派steel材料1.3.2 网格划分为便于分析及收敛，对网格进行一个简单的控制：首先在左侧项目树Mesh处插入一个method，选中两个齿轮，划分方法为MultiZone；然后插入两个Size，对几个参与啮合的齿面进行尺寸控制，得到了如图所示的网格模型。
图3 网格模型1.3.3 连接关系的构建连接关系包括两部分：接触和运动副，运动副可以实现齿轮的转动，接触可以实现齿轮的传力。
由于workbench会自动创建向邻近位置之间的接触，但默认接触为绑定接触，不符合实际情况，故直接删除，后续手动创建相应接触。
首先在左侧项目树Connections下插入一个Frictional contact，接触面选择其中一个齿轮参与接触的几个齿面，目标面选择另一个齿轮参与接触的几个齿面。
摩擦系数为0.15，Normal Stiffness为1，Update Stiffness为Each iteration，Time Step Controls为Automatic Bisection。
第9章 WORKBENCH中的动力学分析简介课堂
WORKBENCH 中的 动力学分析简介
第九章
WORKBENCH 中的动力学分析简介
第一节 ANSYS WorkBench 概述 第二节 WorkBench 中的模态分行 第三节 WorkBench 中的谐响应分析
Training Manual
DYN
WORKBENCH 中的动力学分析
第一节 ANSYS WORKBENCH 概述
Availability x x x x x
… 接触域
Training Manual
? 在模态分析中，接触对是可能出现的 . 但是，由于模态分析是纯粹的线 性分析，所以接触对不同于非线性分析中的接触类型 , 如下所示:
Contact Type
Static Analysis
Initially Touching
DYN
– 或者，用户也可以直接从 CAD 系统中进入
WORKBENCH 中的动力学分析
… ANSYS WORKBENCH 概述
Training Manual
ANSYS Workbench 起始界面
? 进入ANSYS Workbench 以后，出现起始页面，用户可以使用上面的选项 : DYN
尽管运行 DS 需要LICENSE ，启 动开始页面却不需要
– 线性应力: ? 误差估计、应力、安全系数 等，基于承受静力载荷下的 材料强度理论
– 模态: ? 计算包括预应力结构在内的 系统固有频率（自由振动）
– 热传递: ? 求解温度场和热流场的稳态 热分析，允许与温度相关的 热传导和对流，支持热应力 分析
Training Manual
DYN
WORKBENCH 中的动力学分析
– DS是用ANSYS的求解器，做结构或热分析。 – DM用来建立CAD几何模型，为分析作准备 – DX和DXVT用于研究变量的输入（如几何、载荷）对响应（如应力、频
WORKBENCH中的动力学分析简介
…求解结果
• 对应于Frequency Finder 分支得ANSYS 命令如下:
– 假如Frequency Finder 分支被选上, 对应于ANTYPE,MODAL 命令 – 定义模态得阶数使用 nmodes 命令, 定义“搜索频率”得最小和最大范围使
用MODOPT,,nmodes,freqb,freqe 命令得freqb 和 freqe,振型被放大通过 MXPAND 命令、 为了节省磁盘空间和计算时间,单元求解选项不能打开,除 非需要得到应力或者应变结果、
影响。 – FE Modeler 用来把Nastran得网格转化到ANSYS中使用。
WORKBENCH中得动力学分析
… ANSYS WORKBENCH概述
Design Simulation ANSYS Workbench
DesignXplorer
DesignModeler
FE Modeler
WORKBENCH中得动力学分析
– 边界条件对于模态分析来说,就是很重要得。因为她们能影响部件得振型和固 有频率、 因此需要仔细考虑模型就是如何被约束得、
– 压缩约束就是非线性得,因此在此分析中将不能被使用、 • 如果存在得话, 压缩约束通常会表现出与无摩擦约束相似、
ANSYS License DesignSpace Entra DesignSpace Professional Structural Mechanical/Multiphysics
们会转化为绑定或者无间隙接触方式来替代并产生作用、
– 假如有间隙存在, 非线性得接触行为将就是自由无约束得(也就就是说, 好像 就是没有接触一样)、 绑定得和无间隙得接触将取决于pinball 区域得大小、
• pinball 区域由缺省值自动产生
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。
WORKBENCH中的动力学分析简介
– 假如需要得到应力、应变或者
各方向位移，可以通过
假如需要得到应力或者应变结 果，一定要在Frequency
ANSYS License DesignSpace Entra
Context 工具栏添加这些想要 Availability x
Finder 分支条 里加上这些选项， 而不是在Solution 分支条里面
– “大挠度” 和 “弱弹簧” 选项对应于静态分析， 因此不要改变其设置.
– “求解器类型（Solver Type）” 可以设置为“直 接求解器（Direct）” 或者 “迭代求解器（ Iterative）”
• “程序自动选择求解器（Program Controlled）” 或者 “直接求解器（Direct）” 采用Block Lanczos 特征 值提取方法，使用的是稀疏矩阵直接方程求解器 （
DesignSpace
x
得到的结果. Professional
x
Structural
x
Mechanical/Multiphysics
x
加.
…求解结果
• 对应于Frequency Finder 分支的ANSYS 命 令如下:
– 假如Frequency Finder 分支被选上, 对应于 ANTYPE,MODAL 命令
WORKBENCH中的动力学分析
… ANSYS WORKBENCH 概述
Design Simulation 概述
• DS可以做的分析类型(续):
– 谐分析: • 计算结构在正弦激励下的响应.
– 线性屈曲: • 计算屈曲的失效载荷和安全系数及其屈曲形态.
– 形状优化: • 通过使用拓扑优化技术，对受载荷的零件体积优化给出预测
ANSYS workbench 多体动力学分析功能说明
© 2008 PERA Global
ANSYS Workbench 刚柔混合－－多体 动力学分析
© 2008 PERA G刚柔混合－－多体 动力学分析
© 2008 PERA Global
ANSYS Workbench 刚柔混合－－多体 动力学分析
刚体动力学分析模块（ANSYS Rigid Dynamics）
ANSYS Rigid Dynamics是ANSYS 产品的一个附加模块，它集成于ANSYS Workbench环境下（继承了 Workbench与各种CAD软件之间的良好接口能力，如双向参数链接和互动等），在ANSYS 所具有的柔性 体动力学（瞬态动力学）分析功能的基础上，基于全新的模型处理方法和求解算法（显式积分技术），专 用于模拟由运动副和弹簧连接起来的刚性组件的动力学响应。其功能简述如下：
自动探测运动副 利用自动探测运动副功能来建立零件之间的连接关系。 根据自动探测的结果，可以快速修改运动副的连接关系。 完整的运动副类型和弹簧
利用完整的运动副类型（固定、转动、柱面滑动和转动、平动、滑槽、万向连接、球铰、平 面运动、自定义等） 和弹簧来建立零件之间的连接，提供精确的定位方法保证零件间的定位。 提供体对体(BTB)和体对地(BTG)等连接方法。 与Flexible Dynamics直接耦合 可以和ANSYS 模块的Flexible Dynamics功能在Workbench中实现无缝集成，一次求解同时 得到结构运动结果和强度/变形结果等，并支持柔性体的各种非线性特性（如接触、大变形、 材料非线性等）。 用户可自由定义零件为刚体或柔体，设置相关求解属性，直接计算刚体的位移、速度、加速 度和反作用力以及柔体的变形和应力。真正意义上实现了刚柔动力学分析的直接耦合。 Rigid Dynamics独特的前后处理 Windows操作风格 目录树管理模型数据库 支持两个零件连接面（运动关系）的清晰显示 快速高质量的动画显示效果 支持多窗口画面分割显示 自动生成计算报告
ansys workbench 瞬态动力学 模态叠加法
ansys workbench 瞬态动力学模态叠
加法
模态叠加法是通过对模态分析得到的振型乘上因子并求和来计算结构的响应，是ANSYS/Professional程序中唯一可用的瞬态动力学分析法。
其优点为：对于许多问题，它比缩减法或完全法更快、开销更小；只要模态分析不采用PowerDynamics方法，通过LVSCALE 命令将模态分析中施加的单元载荷引入到瞬态分析中；允许考虑模态阻尼（阻尼比作为振型号的函数）。
模态叠加法的缺点为：整个瞬态分析过程中时间步长必须保持恒定，不允许采用自动时间步长；唯一允许的非线性是简单的点点接触（间隙条件）；不能施加强制位移（非零）位移。
在进行瞬态动力学分析时，需要根据具体问题选择合适的方法。
如果有需要，可以咨询专业的工程师或查阅相关文献资料来获取更详细的信息。
ANSYSWorkbench在结构瞬态动力学分析中的应用_巨文涛
ANSYS Workbench 在结构瞬态动力学分析中的应用
摘 要： 为了更好地描述结构动力学在工程中的应用及工程应用软件的可靠性与便捷性， 以某回转机构为研究对象， 采用 ANSYS Workbench 瞬态动力学分析方法， 对该回转机构的刚体运动与柔体动力进行分析 。 在分析中考虑零件行为的不同对分析结果的 2 得到了两种运动状态下的刚体运动响应 影响， 分别对以角速度 6． 28rad / s 和角加速度 5rad / s 绕机架转动的回转机构进行响应分析， 曲线和柔体动力响应云图及曲线； 通过对响应曲线数值分析， 得到了两种零件行为下各特性分析值与理论值相一致， 充分说明了 ANSYS Workbench 瞬态动力学在结构分析中的可靠性与便捷性， 为结构动力学分析提供理论基础 。 关键词： ANSYS Workbench； 瞬态动力学； 结构动力学； 响应曲线 Abstract： In order to describe the application of the structural dynamics and the reliability and convenience of the engineering software， the rigid motion and flexible dynamics of the mechanism was analyzed by ANSYS Workbench transient dynamics analysis method． To study the effect of different component behavior on results，the swing component by the 6． 28rad / s angular velocity and 5rad / s2 angular acceleration was analyzed，nephogram and response curve of component considering two different motions are obtained； during the analysis of results，it is known that the results are consistent with theoretical value respectively，which fully illustrates the reliability and convenience of ANSYS Workbench transient dynamics analysis method，and provide theoretical basis for structure dynamic analysis． Key words： ANSYS Workbench； Transient dynamics； Structure dynamic； Ｒesponse curve
ANSYS Workbench 17·0有限元分析：第10章-瞬态动力学分析
第10章 瞬态动力学分析
瞬态动力学分析（亦称时间历程分析）是用于确定承受任意随时间变化的载荷的结构动力学响应的一种方法。
利用瞬态动力学分析可以确定结构在静载荷、瞬态载荷和简谐载荷的随意组合下随时间变化产生的位移、应变、应力及力。
★ 了解瞬态动力学分析。
10.1 瞬态动力学分析概述
瞬态动力学分析（Transient Structural Analysis）给出的是结构关于时间载荷的响应，它不同于刚体动力学分析，在Workbench中瞬态动力学的模型可以是刚体，也可以是柔性体，而对于柔性体可以考虑材料的非线性特征，由此可得出柔性体的应力和应变值。
在进行瞬态动力学分析时，需要注意：
当惯性力和阻尼可以忽略时，采用线性或非线性的静态结构分析来代替瞬态动力学分析。
当载荷为正弦形式时，响应是线性的，采用谐响应分析更为有效。
当几何模型简化为刚体且主要关心的是系统的动能时，采用刚体动力学分析更为有效。
除上述三种情况外，其余情况均可采用瞬态动力学分析，但其所需的计算资源较其他方法要大。
10.2 瞬态动力学分析流程
在ANSYS Workbench左侧工具箱中Analysis
Systems下的Transient Structural上按住鼠标左键拖动到
项目管理区的A6栏，即可创建瞬态动力学分析项目，
如图10-1所示。
当进入Mechanical后，单击选中分析树中的
Analysis Settings即可进行分析参数的设置，如图10-2
图10-1 创建瞬态动力学分析项目。
ANSYS workbench 多体动力学分析功能说明
刚体动力学分析模块（ 刚体动力学分析模块（ANSYS Rigid Dynamics） ）
ANSYS Rigid Dynamics是ANSYS 产品的一个附加模块，它集成于ANSYS Workbench环境下（继承了 Workbench与各种CAD软件之间的良好接口能力，如双向参数链接和互动等），在ANSYS 所具有的柔性 体动力学（瞬态动力学）分析功能的基础上，基于全新的模型处理方法和求解算法（显式积分技术），专 用于模拟由运动副和弹簧连接起来的刚性组件的动力学响应。其功能简述如下： 自动探测运动副 利用自动探测运动副功能来建立零件之间的连接关系。 根据自动探测的结果，可以快速修改运动副的连接关系。 完整的运动副类型和弹簧 利用完整的运动副类型（固定、转动、柱面滑动和转动、平动、滑槽、万向连接、球铰、平 面运动、自定义等） 和弹簧来建立零件之间的连接，提供精确的定位方法保证零件间的定位。 提供体对体(BTB)和体对地(BTG)等连接方法。 与Flexible Dynamics直接耦合 直接耦合 可以和ANSYS 模块的Flexible Dynamics功能在Workbench中实现无缝集成，一次求解同时 得到结构运动结果和强度/变形结果等，并支持柔性体的各种非线性特性（如接触、大变形、 材料非线性等）。 用户可自由定义零件为刚体或柔体，设置相关求解属性，直接计算刚体的位移、速度、加速 度和反作用力以及柔体的变形和应力。真正意义上实现了刚柔动力学分析的直接耦合。 Rigid Dynamics独特的前后处理 独特的前后处理 Windows操作风格 目录树管理模型数据库 支持两个零件连接面（运动关系）的清晰显示 快速高质量的动画显示效果 支持多窗口画面分割显示 自动生成计算报告
基于ANSYSWorkbench对凸轮结构动力学分析
的过程中将
图1凸轮机构三维示意图
凸轮内部的网格划分的较为粗略一点,而在
接触表面的网格划分的需要密集一些,这样研究方向为机器人领域。
动结构。
具体设置如图2、3所示。
图2杆的刚性设置
图3凸轮的柔性设置
此外,为了更好的探索到在固定转矩下的凸轮机
构的杆末端所输出的力的变化规律,在原来的模型中
又加入了弹簧,弹簧的一端连接杆的末端,另一端则
. All Rights Reserved.
与大地相连。
这样就可以在传动过程中,通过观察弹
簧的伸长量变化来获得杆末端的输出力的大小。
2结果分析。
图4凸轮应力分布图
图5凸轮传动过程曲线图(下转第68页)
图6杆末端力变化曲线图
3结论
本文首先通过对凸轮结构进行有限元模型的建立,对其在有限元软件中的边界条件进行了合理的设。
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
这是《ANSYS Workbench有限元分析实例详解（动力学）》的读书笔记模板，暂无该书作者的介绍。
精彩摘录
这是《ANSYS Workbench有限元分析实例详解（动力学）》的读书笔记模板，可以替换为自己的精彩内容摘 录。
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
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2 0
k12m12
2 0
0
k22m22
2 0
0 2[M ][K]0 特征方程
上述方程可求得两个根 01 、02
对于 01
可求得
A 11 A 21
,
对于 02
可求得
A 12 A 22
3.多自由度无阻尼线性系统
系统运动方程： M x K x 0 xRn
方程解为： x A si 0 n t ()
有阻尼自由振动的解 瞬态解
瞬态响应 逐渐衰减
稳态振动的解 稳态解 稳态响应
持续等幅振动
系统的瞬态响应：
系统的稳态响应：
系统的全响应：
x (t ) x0
稳态响应 全响应
0
t
经过充分长时间后，瞬态响应消失，只剩稳态强迫振动 。
对连续体的通用运 动 方程 M x C x K x F
A
[1(/n)2]2(2/n)2
arctan12(//nn)2
分析上式可得出如下的结论：
单自由度线性系统在谐波激励下的响应仍然是谐波。
响应频率等于激励频率。
振幅X与激励的幅值A成比例。 相位差 表示响应滞后于激励的相位角。
系统的全解为：
x ( t) C e n tc o s (d t ) A H ()c o s (t )
代入振动方程：[K]02[M]0 特征方程
即：
k112m11 k122m12 k1n 2m1n
k212m21 k222m22 k2n 2m2n 0
kn12mn1 kn2 2mn2 knn2mnn
0 2 n a 10 2 ( n 1 ) a n 10 2 a n 0频率方程或特征多项式
在outline中的Solution中选择Total Deformation(总变形) ，会显示一阶模态总变形分析云图，下图为模型的六阶 模态总变形分析云图
六阶模态总变形分析云图
一阶预拉应力振型
二阶预拉应力振型
三阶预拉应力振型
四阶预拉应力振型
五阶预拉应力振型
六阶预拉应力振型
前五阶模态频率
没有预应力
Ansys Workbench 结构动力学分析
主要内容
4.1: 动力学绪论
第一节 动力学分析概述 第二节 动力学研究内容 第三节 动力学分析的类型 4.2: 模态分析
第一节 模态分析的含义 第二节 结构动力运动方程 第三节 模态分析步骤
4.3: 谐分析
第一节 谐分析目的 第二节 术语和概念 第三节 谐分析步骤
单地用简谐函数来表示。
FP
t
（3）冲击荷载 荷载的幅值(大小)在很短时间内急剧增大或急剧减小。
FP
冲击荷载
t
FP
突加荷载
t
（4）随机荷载 荷载的幅值变化复杂、难以用解析函数解析表示的荷载。
风荷载 地震作用
25Wind speed (m/s) 0
50
100
150
脉动风
平均风
200
250
确定结构的动力反应规律。
安全性：确定结构在动力荷载作用下可能产生的最大内力 ，作为强度设计的依据； 舒适度：满足舒适度条件（位移、速度和加速度不超过规 范的许可值)。
结构动力体系
静荷载
大小 方向 作用点
结构体系
静力响应
输入 input
刚度、约束 杆件尺寸 截面特性
输出 Output
动荷载
大小 方向 作用点 时间变化
第二节 结构动力运动方程
1.单自由度无阻尼线性系统
Newton第二定律
Fma
a x
系统的运动方程
m x k x0令
x02x0
2 0
k m
，则方程变为
无阻尼自由振动解的形式为：
x(t)Acon st ()
其中A与 由初始条件决定
A为系统的响应的振幅， 为系统的初相位
n
k m
为系统的固有圆频率，弧度/秒
结构 （系统）
输出 （动力反应）
第三类问题：荷载识别
输入 （动力荷载）
结构 （系统）
第四类问题：控制问题
输入 （动力荷载）
结构 （系统）
控制系统 （装置、能量）
输出 （动力反应）
输出 （动力反应）
第三节 动力学分析类型
1.动荷载 静荷载：
动荷载：
大小、方向和作用点不随时间变化或变化很 缓慢的荷载。如：结构的自重、雪荷载等。
– 前处理
（1）添加材料库：根据实际需求选择或添加所需材料，添加 材料时需定义材料密度、泊松比、杨氏模量等。
（2） 添加材料
（3）网格划分
整体单元控制：单元尺寸为10mm 局部单元控制：两根角钢上的四个圆孔控制划分边长为10单元
（4）施加载荷约束
选择8个圆柱面，添加圆柱约束，径向固定，轴向固定，切向自由
大小、方向或作用点随时间变化很快的荷载。
快慢标准： 是否会使结构产生显著的加速度 。
显著标准： 质量运动加速度所引起的惯性力与荷载相比 是否可以忽略
问题：你知道有哪些动荷载 ？
第一章：结构动力学基础
（1）简谐荷载 荷载随时间周期性变化，并可以用简谐函数来表示
。
FP
t
（2）一般周期荷载 荷载随时间作周期性变化，是时间t的周期函数，但不能简
双击主界面Toolbox中的Custom System Pre-Stress Modal（ 预应力模态分析），同时创建分析项目A(静力分析)及项目B(模态 分析)，并导入几何体。
– 前处理
（1）添加材料库，将模型的材料设置为Stainless Steel(不锈钢) （2）划分网格，将Element Size设置为100mm
4.1: 动力学绪 论
第一节 动力学分析目的及定义 为什么要对结构进行动力学分析？
土木建筑、地质工程领域
1940年11月7日倒塌—风载
1940年7月1日通车 美国塔科曼悬索大桥
交通运输、航空航天领域
机械、机电领域
什么是结构动力学？
定义：研究结构在动力荷载作用下的动力反应 。
目的：动力荷载作用下结构的内力和变形；
t(sec) 300
Acceleratio2n (cm/s )
400
200
0
-200
t(sec)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
2.动力学分析类型 （1）简谐荷载
谐响应分析
（2）一般周期荷载
谐波分析
（3）冲击荷载 （4）随机荷载
瞬态分析 谱分析
模态分析
3.分析类型的选择原则
（1）如果在相对较长时间内载荷是一个常数，可选择静力 分析，否则为动态分析。 （2）如果动荷载频率小于结构最低阶固有频率的1/3，可进 行静力分析。 （3）载荷对结构刚度的变化可忽略时，可进行线性分析。 （4）载荷引起结构刚度的变化很显著时，或应变超过弹性 范围，或两物体间存在接触，必须进行非线性分析。
4.2: 模态分析
第一节 模态分析的含义
什么是模态分析?
模态分析是用来确定结构的振动特性（固有频率和振型 ）的一种技术。 模态分析的好处：
– 使结构设计避免共振或以特定频率进行振动（例如 扬声器）；
– 使工程师可以认识到结构对于不同类型的动力载荷 是如何响应的。
建议： 在准备进行其它动力分析之前首先要进行
8 faces
– 求解及后处理
一阶模态
二阶模态
四阶模态
五阶模态
三阶模态 六阶模态
有预应力的模态分析
实例 – 目标: 在这个练习，我们的目标是研究受拉力的悬臂 梁（如下图所示）的模态，得到其振动特性。
10000
– 已知条件 悬臂梁材料为不锈钢。 所受拉力F=108N
1000
F
1000
单位：mm
– 建立项目
（3）施加载荷与约束
为模型的端面添加固定约束，并施加力载荷（Force） ，大小为108N
– 模态分析 在outline中的Modal选项中右击，在弹出的快捷菜单中选 择Solve命令，进行求解
– 后处理
在outline中的Solution选项中右击，在弹出的快捷菜单中 选择Equivalent All Results 命令，进行求解
将上式两端同除以质量 m ：
& x& (t)cx & (t)kx(t)Fcost
mm m
令：
AF k
m c2nm kn2
得：
& x & ( t ) 2n x & ( t ) n 2 x ( t ) n 2 A c o st
式中：为阻尼比
设其解为：
x(t)Xcos(t)
代入原方程，可得： X
预应力为108N
讨论：为什么会出现这样的差异？
4.3: 谐响应分 析
第一节 谐响应分析的目的
简谐激励
转子 机械损伤 污染物堆积 轴弯曲 轴孔偏离中心
风扇 机械损伤 污染物堆积 轴孔偏离中心
齿轮 机械损伤 轴孔偏离中心
什么是谐响应分析？
确定一个结构在已知频率的正弦（简谐）载荷作用下结构
响应的技术。 输入： 已知大小和频率的谐波载荷（力、压力和强迫位移）； 同一频率的多种载荷，可以是同相或不同相的。 输出： 每一个自由度上的谐位移，通常和施加的载荷不同相； 其它多种导出量，例如应力和应变等。
第二节 谐响应分析术语
谐波激励的下强迫运动
其中 F ( t ) 为谐波激励力
F(t)Fcost
F 外力幅值
外力的激励频率
受力分析： 振动微分方程：
F (t)