ANSYS workbench 多体动力学分析功能说明
ansys动力学分析全套讲解
第一章模态分析§1.1模态分析的定义及其应用模态分析用于确定设计结构或机器部件的振动特性（固有频率和振型），即结构的固有频率和振型，它们是承受动态载荷结构设计中的重要参数。
同时，也可以作为其它动力学分析问题的起点，例如瞬态动力学分析、谐响应分析和谱分析，其中模态分析也是进行谱分析或模态叠加法谐响应分析或瞬态动力学分析所必需的前期分析过程。
ANSYS的模态分析可以对有预应力的结构进行模态分析和循环对称结构模态分析。
前者有旋转的涡轮叶片等的模态分析，后者则允许在建立一部分循环对称结构的模型来完成对整个结构的模态分析。
ANSYS产品家族中的模态分析是一个线性分析。
任何非线性特性，如塑性和接触（间隙）单元，即使定义了也将被忽略。
ANSYS提供了七种模态提取方法，它们分别是子空间法、分块Lanczos法、PowerDynamics法、缩减法、非对称法、阻尼法和QR阻尼法。
阻尼法和QR阻尼法允许在结构中存在阻尼。
后面将详细介绍模态提取方法。
§1.2模态分析中用到的命令模态分析使用所有其它分析类型相同的命令来建模和进行分析。
同样，无论进行何种类型的分析，均可从用户图形界面（GUI）上选择等效于命令的菜单选项来建模和求解问题。
后面的“模态分析实例（命令流或批处理方式）”将给出进行该实例模态分析时要输入的命令（手工或以批处理方式运行ANSYS时）。
而“模态分析实例（GUI方式）” 则给出了以从ANSYS GUI中选择菜单选项方式进行同一实例分析的步骤。
（要想了解如何使用命令和GUI选项建模，请参阅<<ANSYS建模与网格指南>>）。
<<ANSYS命令参考手册>>中有更详细的按字母顺序列出的ANSYS命令说明。
§1.3模态提取方法典型的无阻尼模态分析求解的基本方程是经典的特征值问题：其中：=刚度矩阵,=第阶模态的振型向量（特征向量）,=第阶模态的固有频率（是特征值）,=质量矩阵。
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
ANSYS刚柔混合多体动力学分析技术
• “Sync Views”
• 窗口同步
Joint Features—Reference Coordinate Systems
• 参考坐标系:
• 自动位于joint分支下. • 可以手动更改
Joint Features—Stops
• Stops或者 Lock设置运动副的运动极限或条件. • 当达到相对运动，Stops限制条件会有冲击发生，
Lock则是锁定在固定
• SECSTOP • SECLOCK
Joint Features—DOF Checker (Background)
• 存在过约束问题，也可以计算，但是结果变得不准确. • Question : 模型对称，为什么支反力不对称?
Revolute joint
FX=0 N MY=0 N-m
• 多体动力学和其他模块的连接
Step1 ：导入几何
Step2 ：定义运动副和接触
使用多窗口工具
自由度检查和过约束分析
Step3 ：加载载荷和边界，进行分析设置
载荷可通过直接拖动运动副形式实现
• 载荷步数目
• 初始、最小、 最大时间步
• 输出控制
Step4 ：后处理
指定时间点输出
大纲
• 多体动力学分析组成 • 多体动力学分析流程
Random Vibration
A. 多体动力学简介
Ansys中有两种多体动力学分析:
多刚体系统运动分析
• 只包含刚性体 • 求解快 • 由于接触或者运动副产生运动 • 主要求解各个零部件的位移、速度、加速度和反作用力/力矩等历程曲线。 • 支持大变形大旋转效应 • 通过“Rigid Dynamics” 分析ine Connections
ansys workbench motion 范例
ANSYS Workbench是一款非常强大的工程仿真软件，其Motion模块可以模拟机械系统的运动学和动力学行为。
在工程实践中，我们经常需要对各种机械系统进行运动仿真分析，例如汽车悬挂系统、机械臂运动学分析等。
本文将以ANSYS Workbench Motion模块为例，介绍如何进行机械系统的运动仿真分析，并对其中一些常见的案例进行详细讲解。
1. 界面介绍我们来简单介绍一下ANSYS Workbench Motion模块的界面。
在打开ANSYS Workbench软件后，我们可以看到Motion模块在主界面中的位置。
Motion模块提供了多种分析工具，包括刚体仿真、柔性仿真、多体动力学分析等，用户可以根据具体的仿真需求选择合适的工具进行仿真分析。
2. 刚体仿真范例假设我们需要对一个简单的车辆悬挂系统进行运动仿真分析，我们可以使用Motion模块中的刚体仿真工具来实现。
我们需要导入车辆悬挂系统的CAD模型，并对系统进行几何参数化和约束设置。
我们可以在Motion模块中添加运动学约束和动力学载荷，设置仿真时间和步长等参数。
我们可以运行仿真并对仿真结果进行分析和后处理。
3. 柔性仿真范例除了刚体仿真工具，Motion模块还提供了柔性仿真工具，可以用于对柔性结构的动态响应进行分析。
我们可以使用柔性仿真工具对一个悬挂系统中的弹簧和减震器进行动态响应分析，进而评估系统的舒适性和稳定性。
在柔性仿真工具中，我们可以添加材料属性、定义初始条件和约束条件，设置模态分析参数等，从而实现对柔性结构的动态响应分析。
4. 多体动力学分析范例在一些复杂的机械系统中，不仅涉及刚体和柔性结构的运动，还包括多个相互作用的运动组件。
在这种情况下，我们可以使用Motion模块中的多体动力学分析工具进行仿真分析。
我们可以对一个复杂的机械臂系统进行多体动力学分析，评估系统的动力学性能和工作空间。
在多体动力学分析工具中，我们可以添加多个运动组件，定义它们之间的约束关系和作用力，设置系统的仿真时间和步长等参数，最后进行仿真和结果分析。
Ansys Workbench界面命令说明
Ansys Workbench界面命令说明1、 ANSYS15 Workbench界面相关分析系统和组件说明【Analysis Systems】分析系统【Component Systems】组件系统【CustomSystems】自定义系统【Design Exploration】设计优化分析类型说明Electric (ANSYS) ANSYS电场分析Explicit Dynamics (ANSYS) ANSYS显式动力学分析Fluid Flow (CFX) CFX流体分析Fluid Flow (Fluent) FLUENT流体分析Hamonic Response (ANSYS) ANSYS谐响应分析Linear Buckling (ANSYS) ANSYS线性屈曲Magnetostatic (ANSYS) ANSYS静磁场分析Modal (ANSYS) ANSYS模态分析Random Vibration (ANSYS) ANSYS随机振动分析Response Spectrum (ANSYS) ANSYS响应谱分析Shape Optimization (ANSYS) ANSYS形状优化分析Static Structural (ANSYS) ANSYS结构静力分析Steady-State Thermal (ANSYS) ANSYS稳态热分析Thermal-Electric (ANSYS) ANSYS热电耦合分析Transient Structural(ANSYS) ANSYS结构瞬态分析Transient Structural(MBD) MBD 多体结构动力分析Transient Thermal(ANSYS) ANSYS瞬态热分析组件类型说明AUTODYN AUTODYN非线性显式动力分析BladeGen 涡轮机械叶片设计工具CFX CFX高端流体分析工具Engineering Data 工程数据工具Explicit Dynamic（LS-DYNA） LS-DYNA 显式动力分析Finite Element Modeler FEM有限元模型工具FLUNET FLUNET 流体分析Geometry 几何建模工具Mechanical APDL 机械APDL命令Mechanical Model 机械分析模型Mesh 网格划分工具Results 结果后处理工具TurboGrid 涡轮叶栅通道网格生成工具Vista TF 叶片二维性能评估工具2、主菜单【File】文件操作【View】窗口显示【Tools】提供工具【Units】单位制【Help】帮助信息3、基本工具条【New】新建文件【Open】打开文件【Save】保存文件【Save As】另存为文件【Import】导入模型【Compact Mode】紧凑视图模式【Shade Exterior and Edges】轮廓线显示【Wireframe】线框显示【Ruler】显示标尺【Legend】显示图例【Triad】显示坐标图示【Expand All】展开结构树【Collapse Environments】折叠结构树【Collapse Models】折叠结构树中的Models项【Named Selections】命名工具条【Unit Conversion】单位转换工具【Messages：Messages】信息窗口【Simulation Wizard】向导【Graphics Annotations】注释【Section Planes】截面信息窗口【Reset Layout】重新安排界面4、建模【Geometry】几何模型【New Geometry】新建几何模型【Details View】详细信息窗口【Graphics】图形窗口：显示当前模型状态【Extrude】拉伸【Revolve】旋转【Sweep】扫掠【Skin/Loft】蒙皮【Thin/Surface】抽壳: 【Thin】创建薄壁实体【Surface】创建简化壳【Face to Remove】删除面：所选面将从体中删除。
ANSYSworkbench联合dyna显示动力学分析
（2）suppress 多余的y
4.part 及接触设置
5.网格设置及划分
6.载荷及边界设置
7. 求解设置，求解并保存
8.找到K文件，如图所示的文件夹
K文件保存在目录（文件名）_files\dp0\SYS\MECH下，如图所示：
9.调用ansys-lsdyna求解K文件设置
10.
通过LS-prepost打开d3plot文件，进行后处理。如下图：
进入engineeringdata设置材料参数3
ANSYSworkbench联合dyna显示动力学分析
ANSYS workbench联合dyna显示动力学分析
说明：本文例子无太多工程意义，旨在说明操作步骤，供学习交流之用，如能起到抛砖引玉的作用，实乃荣幸！
1.打开workbench选中如图所示模块
2. 进入Engineering data 设置材料参数
ansys workbench中motion模块
Ansys Workbench中Motion模块是Ansys Mechanical的一部分，专门用于分析和模拟运动学和动力学系统。
Motion模块提供了丰富的功能和工具，可以用于多种应用领域，包括汽车工程、航空航天、机械设计等。
本文将介绍Ansys Workbench中Motion模块的基本概念、功能特点以及使用方法，帮助读者更好地了解和运用该模块。
1. 概述Ansys Workbench是一款集成式的仿真评台，Motion模块是Ansys Mechanical中的一个重要组成部分。
该模块通过集成多体动力学分析（MBD）和有限元分析（FEA）的功能，可以实现对复杂机械系统的全面仿真和分析。
Motion模块支持多种运动类型的模拟，包括平动、转动、滑动、转子动力学等。
2. 功能特点（1）多体动力学分析：Motion模块支持用户建立复杂的多体动力学模型，包括刚体、弹簧、阻尼器等组件，实现对系统运动学和动力学性能的详尽分析。
（2）多种约束和驱动方式：用户可以通过Motion模块实现对系统的多种约束和驱动方式的模拟，包括铰链、滑块、齿轮等，以及电机、液压缸等驱动装置。
（3）多种加载和边界条件：Motion模块支持对系统施加多种加载和边界条件，包括力、力矩、压力、温度等，满足复杂系统仿真分析的需求。
3. 使用方法（1）建立模型：用户可以通过Ansys Mechanical界面快速建立运动学和动力学模型，选择适当的模型方案、运动类型以及约束和加载条件。
（2）设定分析类型：用户可以选择合适的分析类型，包括静态分析、动态分析、模态分析等，根据实际需求设定分析参数和求解器选项。
（3）进行仿真分析：用户可以通过Motion模块进行仿真分析，获取系统的位移、速度、加速度等动态性能参数，评估系统的运行稳定性和安全性。
4. 应用领域Ansys Workbench中Motion模块广泛应用于多个行业领域，包括汽车工程、航空航天、机械设计等。
基于ANSYSWorkbench的活塞机构多体动力学的三种运动分析
中图分类号:TP 3 9 1 .7
文献标志码:A
文章编号：1002-2333( 2017 )07-0051 - 0 3
Three Kinds ofMotion Simulation Analysis on Multi-body Dynamics Motion ofPiston Based on ANSYS Workbench
0 引言 随 着 国 民 经 济 的 稳 步 提 高 ，汽 车 作 为 人 们 代 步 工 具
的 使 用 也 日 趋 平 常 ，活 塞 机 构 作 为 汽 车 发 动 机 的 重 要 零 部 件 之 一 ，是发动机的心脏的重要组成部分。因为发动机 燃烧系统内的高温燃气瞬间燃烧爆发并释放的热能首先 通 过 活 塞 转 换 为 机 械 能 ，即 通 过 活 塞 的 往 复 非 勻 速 直 线 运 动 ，传递到连杆和曲轴转化为旋转运动，从而使发动机 输 出 转 矩 和 功 率 [1]驱 动 汽 车 行 走 。而 使 用 A N S YS分 析 软 件 可 以 寻 找 活 塞 工 作 时 的 危 险 应 力 与 应 力 集 中 位 置 ，方 便 对活塞进行优化与改进。
mechanism.This paper introduces three kinds of motion simulation analysis of the piston using ANSYS Workbench.
Key words ：piston;ANSYS Workbench;multi-body dynamics motion;motion analysis
应 用 ，其计算精度已经在航天航空、汽车电子等多个行业 得到验证M 。 2 建立三维模型
建 立 活 塞 机 构 的 三 维 模 型 时 ，可 以 采 用 其 他 三 维 建 模 软 件 ，比如UG、Catia、Pro/E 或 者 SolidWorks等 进 行 建 模 ，然 后 导 入 ANSYS Workbench中 。也 可 以 直 接 使 用 ANSYS Workbench里面的Design modeler进行建模。本文 是 直 接 米 用 ANSYS Workbench中 的 Design modeler模块 进 行 建 模 ，创建后的活塞机构模型如图1所 示 。
ansys动力学分析全套讲解
ansys动⼒学分析全套讲解. .第⼀章模态分析§1.1模态分析的定义及其应⽤模态分析⽤于确定设计结构或机器部件的振动特性（固有频率和振型），即结构的固有频率和振型，它们是承受动态载荷结构设计中的重要参数。
同时，也可以作为其它动⼒学分析问题的起点，例如瞬态动⼒学分析、谐响应分析和谱分析，其中模态分析也是进⾏谱分析或模态叠加法谐响应分析或瞬态动⼒学分析所必需的前期分析过程。
ANSYS的模态分析可以对有预应⼒的结构进⾏模态分析和循环对称结构模态分析。
前者有旋转的涡轮叶⽚等的模态分析，后者则允在建⽴⼀部分循环对称结构的模型来完成对整个结构的模态分析。
ANSYS产品家族中的模态分析是⼀个线性分析。
任⾮线性特性，如塑性和接触（间隙）单元，即使定义了也将被忽略。
ANSYS提供了七种模态提取法，它们分别是⼦空间法、分块Lanczos法、PowerDynamics 法、缩减法、⾮对称法、阻尼法和QR阻尼法。
阻尼法和QR阻尼法允在结构中存在阻尼。
后⾯将详细介绍模态提取法。
§1.2模态分析中⽤到的命令模态分析使⽤所有其它分析类型相同的命令来建模和进⾏分析。
同样，⽆论进⾏种类型的分析，均可从⽤户图形界⾯（GUI）上选择等效于命令的菜单选项来建模和求解问题。
后⾯的“模态分析实例（命令流或批处理式）”将给出进⾏该实例模态分析时要输⼊的命令（⼿⼯或以批处理式运⾏ANSYS 时）。
⽽“模态分析实例（GUI式）” 则给出了以从ANSYS GUI中选择菜单选项式进⾏同⼀实例分析的步骤。
（要想了解如使⽤命令和GUI选项建模，请参阅<>）。
<>中有更详细的按字母顺序列出的ANSYS命令说明。
§1.3模态提取法典型的⽆阻尼模态分析求解的基本程是经典的特征值问题：其中：=刚度矩阵,=第阶模态的振型向量（特征向量）,=第阶模态的固有频率（是特征值）,=质量矩阵。
有多数值法可⽤于求解上⾯的程。
ansys动力学分析全套讲解
第一章模态分析§1.1模态分析的定义及其应用模态分析用于确定设计结构或机器部件的振动特性（固有频率和振型），即结构的固有频率和振型，它们是承受动态载荷结构设计中的重要参数。
同时，也可以作为其它动力学分析问题的起点，例如瞬态动力学分析、谐响应分析和谱分析，其中模态分析也是进行谱分析或模态叠加法谐响应分析或瞬态动力学分析所必需的前期分析过程。
ANSYS的模态分析可以对有预应力的结构进行模态分析和循环对称结构模态分析。
前者有旋转的涡轮叶片等的模态分析，后者则允许在建立一部分循环对称结构的模型来完成对整个结构的模态分析。
ANSYS产品家族中的模态分析是一个线性分析。
任何非线性特性，如塑性和接触（间隙）单元，即使定义了也将被忽略。
ANSYS提供了七种模态提取方法，它们分别是子空间法、分块Lanczos法、PowerDynamics法、缩减法、非对称法、阻尼法和QR阻尼法。
阻尼法和QR阻尼法允许在结构中存在阻尼。
后面将详细介绍模态提取方法。
§1.2模态分析中用到的命令模态分析使用所有其它分析类型相同的命令来建模和进行分析。
同样，无论进行何种类型的分析，均可从用户图形界面（GUI）上选择等效于命令的菜单选项来建模和求解问题。
后面的“模态分析实例（命令流或批处理方式）”将给出进行该实例模态分析时要输入的命令（手工或以批处理方式运行ANSYS时）。
而“模态分析实例（GUI方式）” 则给出了以从ANSYS GUI中选择菜单选项方式进行同一实例分析的步骤。
（要想了解如何使用命令和GUI选项建模，请参阅<<ANSYS建模与网格指南>>）。
<<ANSYS命令参考手册>>中有更详细的按字母顺序列出的ANSYS命令说明。
§1.3模态提取方法典型的无阻尼模态分析求解的基本方程是经典的特征值问题：其中：=刚度矩阵,=第阶模态的振型向量（特征向量）,=第阶模态的固有频率（是特征值）,=质量矩阵。
Ansys Workbench动力学分析
第一节 第二节
第三节
模态分析步骤
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； 确定结构的动力反应规律。
结构体系
输入 input 输出 Output
质量、刚度 阻尼、约束 频率、振型
动力响应
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）
8 faces
– 求解及后处理
一阶模态
二阶模态
三阶模态
四阶模态
五阶模态
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。
1000
F
10000
1000
单位：mm
– 已知条件 悬臂梁材料为不锈钢。 所受拉力F=108N
（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。
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动力学分析全套讲解
第一章模态分析§模态分析的定义及其应用模态分析用于确定设计结构或机器部件的振动特性（固有频率和振型），即结构的固有频率和振型，它们是承受动态载荷结构设计中的重要参数。
同时，也可以作为其它动力学分析问题的起点，例如瞬态动力学分析、谐响应分析和谱分析，其中模态分析也是进行谱分析或模态叠加法谐响应分析或瞬态动力学分析所必需的前期分析过程。
ANSYS的模态分析可以对有预应力的结构进行模态分析和循环对称结构模态分析。
前者有旋转的涡轮叶片等的模态分析，后者则允许在建立一部分循环对称结构的模型来完成对整个结构的模态分析。
ANSYS产品家族中的模态分析是一个线性分析。
任何非线性特性，如塑性和接触（间隙）单元，即使定义了也将被忽略。
ANSYS提供了七种模态提取方法，它们分别是子空间法、分块Lanczos法、PowerDynamics法、缩减法、非对称法、阻尼法和QR阻尼法。
阻尼法和QR阻尼法允许在结构中存在阻尼。
后面将详细介绍模态提取方法。
§模态分析中用到的命令模态分析使用所有其它分析类型相同的命令来建模和进行分析。
同样，无论进行何种类型的分析，均可从用户图形界面（GUI）上选择等效于命令的菜单选项来建模和求解问题。
后面的“模态分析实例（命令流或批处理方式）”将给出进行该实例模态分析时要输入的命令（手工或以批处理方式运行ANSYS时）。
而“模态分析实例（GUI方式）” 则给出了以从ANSYS GUI中选择菜单选项方式进行同一实例分析的步骤。
（要想了解如何使用命令和GUI选项建模，请参阅<<ANSYS建模与网格指南>>）。
<<ANSYS 命令参考手册>>中有更详细的按字母顺序列出的ANSYS命令说明。
§模态提取方法典型的无阻尼模态分析求解的基本方程是经典的特征值问题：其中：=刚度矩阵,=第阶模态的振型向量（特征向量）,=第阶模态的固有频率（是特征值）,=质量矩阵。
ANSYS刚柔混合多体动力学分析技术
Spherical
Planar
Universal
Slot
运动副—有间隙:
• 提供三种考虑间隙的运动副:
• In-plane radial gap • Spherical gap • Radial gap
Joints—Body Views
• 自动探测建立 joint • “Body Views”
• 辅助窗口显示运动副
• 多体运动学是研究多体系统 (一般由若干个柔性和刚性物体相互连接所组成)运动规律的科学。
A. 多体动力学简介
• ‘刚体动力学’ 是ANSYS 动力学分析中的一个分支
ANSYS Dynamics
Nonlinear Transient Dynamics
Modal
Harmonic Response
Rigid Dynamics
Spherical joint Fx = 0.76 N My = 0 Nm
Slot joint Fx = 0.76 N My = 0 Nm
Joint Features—DOF Checker
• 接触的 Worksheet 可以显示 “Joint DOF Checker.” • 如果总自由度数小于1，则可能有过约束问题，表格会给出提示信息:
• 只包含刚性体 • 求解快 • 由于接触或者运动副产生运动 • 主要求解各个零部件的位移、速度、加速度和反作用力/力矩等历程曲线。 • 支持大变形大旋转效应 • 通过“Rigid Dynamics” 分析模块实现
ANSYS MECHANICAL: 1min RIGID DYNAMIC: 1s
A.多体动力学简介
Revolute joint
FX=1.51 N MY=6.05 x 10-2 N-m
WORKBENCH中的动力学分析简介
ANSYS License DesignSpace Entra DesignSpace Professional Structural Mechanical/Multiphysics
Availability
x x x x
… 接触域
• 关于 ANSYS 专业licenses 和更高的licenses, 在模态分析中,存在更多 的接触选项:
Availability x x x x x
…求解结果
• 模态分析的大部分结果和静态结构分析特别相似、 然而,当Solutions 菜单里的Frequency Finder 被选 中之后,Design Simulation会自动进行模态分析
– 将Frequency Finder tool分支添加到求解选项 (Solutions 分支)里面
…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 – 定义模态的阶数使用 nmodes 命令, 定义“搜索频率”的最小和最大范围使
用MODOPT,,nmodes,freqb,freqe 命令的freqb 和 freqe,振型被放大通过 MXPAND 命令、 为了节约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、
– 建模 – 设定材料属性 – 定义解除对 (假如存在) – 划分网格 (可选择) – 施加载荷 (假如存在的话) – 需要 使用Frequency Finder 结果 – 设置 Frequency Finder 选项 – 求解 – 查看结果
… 几何模型和材料属性
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
ansys动力学分析全套讲解
第一章模态分析§1.1模态分析的定义及其应用模态分析用于确定设计结构或机器部件的振动特性（固有频率和振型），即结构的固有频率和振型，它们是承受动态载荷结构设计中的重要参数。
同时，也可以作为其它动力学分析问题的起点，例如瞬态动力学分析、谐响应分析和谱分析，其中模态分析也是进行谱分析或模态叠加法谐响应分析或瞬态动力学分析所必需的前期分析过程。
ANSYS的模态分析可以对有预应力的结构进行模态分析和循环对称结构模态分析。
前者有旋转的涡轮叶片等的模态分析，后者则允许在建立一部分循环对称结构的模型来完成对整个结构的模态分析。
ANSYS产品家族中的模态分析是一个线性分析。
任何非线性特性，如塑性和接触（间隙）单元，即使定义了也将被忽略。
ANSYS提供了七种模态提取方法，它们分别是子空间法、分块Lanczos法、PowerDynamics法、缩减法、非对称法、阻尼法和QR阻尼法。
阻尼法和QR阻尼法允许在结构中存在阻尼。
后面将详细介绍模态提取方法。
§1.2模态分析中用到的命令模态分析使用所有其它分析类型相同的命令来建模和进行分析。
同样，无论进行何种类型的分析，均可从用户图形界面（GUI）上选择等效于命令的菜单选项来建模和求解问题。
后面的“模态分析实例（命令流或批处理方式）”将给出进行该实例模态分析时要输入的命令（手工或以批处理方式运行ANSYS时）。
而“模态分析实例（GUI方式）” 则给出了以从ANSYS GUI中选择菜单选项方式进行同一实例分析的步骤。
（要想了解如何使用命令和GUI选项建模，请参阅<<ANSYS建模与网格指南>>）。
<<ANSYS 命令参考手册>>中有更详细的按字母顺序列出的ANSYS命令说明。
§1.3模态提取方法典型的无阻尼模态分析求解的基本方程是经典的特征值问题：其中：=刚度矩阵,=第阶模态的振型向量（特征向量）,=第阶模态的固有频率（是特征值）,=质量矩阵。
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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
© 2008 PERA Global
ANSYS Workbench 刚柔混合－－多体 动力学分析
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