用ANSYS进行四连杆机构的有限元分析

用ANSYS进行四连杆机构的有限元分析

作者：谭辉

日期：08年3月6日

分析目的

1、利用ANSYS对典型的四连杆机构进行分析，主要包含各点的轨迹分

析，例如X和Y方向的位移等。

2、为五连杆和六连杆机构的分析提供可行的分析方法以及原型代码。

问题简述

分析主动杆1绕节点1旋转一周时节点4的运动轨迹，杆2和杆3为从动杆，具体问题见下图：

分析思路

1、根据分析目的，在ANSYS选用link1单元进行单元建模，主要考虑

是link1单元具有X和Y方向的自由度，可以获得各个节点的位移轨迹。

之后可以用梁单元等实现更高级的分析目的，例如获得杆上的力，位移，

加速度等相关信息。

2、该模型结构简单，可以利用直接建模方法进行有限元系统建模，主

要命令：N，E。

3、利用自由度耦合对重合节点进行建模，例如节点2和节点3、节点4

和节点5进行建模，主要命令：cpintf，利用该命令可以一次性将重合节

点生成自由度耦合。

4、利用表数组对于杆1（主动杆）的节点2进行瞬态边界条件的载荷施

加，分析类型为瞬态分析，主要命令：*dim，d等。

5、生成节点位移的对应变量，从而获得节点4的随时间的位移曲线，

主要命令：nsol，plvar等。

命令流如下

行号命令符号注释

结束上一次的分析

1finish

！

清除数据库，并读取启动配置文件2/clear,start

！

3

！

设置图形显示的背景颜色

4/color,pbak,on,1,5

！

5

！

6/units,si

！

设置单位制：国际单位制

7*afun,deg

！

设置三角函数运算采用度为单位

8

！

9/prep7

！

进入前处理模块

10et,1,link1

！

设置单元类型：link1

11mp,ex,1,2.07e11

！

设置材料的弹性模量

12r,1,1

！

设置单元的实常数，面积为1

13n,1,0,0,0

！

在（0，0，0）处建立节点1

14n,2,3,0,0

！

在（3，0，0）处建立节点2

15n,3,3,0,0

！在（3，0，0）处建立节点3，和节点2重合

16n,4,8,7,0

！

在（8，7，0）处建立节点4

17n,5,8,7,0

！在（8，7，0）处建立节点4，和节点4重合

18n,6,10,0,0

！

在（10，0，0）处建立节点6

19e,1,2

！

建立单元1（连接节点1和2）

20e,3,4

！

建立单元2（连接节点3和4）

21e,5,6

！

建立单元3（连接节点5和6）

22

！

23cpintf,all,1e-3

！对于重合节点一次性的建立耦合自由度，容差1e－3

24

！

25/pnum,node,1

！

显示节点编号

26/pnum,elem,1

！

显示单元编号

27eplot

！

显示单元

28finish

！

退出前处理模块

29

！

30/solu

！

进入求解模块

31antype,trans

！

设置分析类型为瞬态分析

32time,1

！

设置分析结束时间为1

33deltim,0.01

！

设置时间步长为0.01

34timint,on,all

！

打开时间积分

35

！

36*dim,node_2_ux,table,100,1,1

！设置节点2的X方向的时间－位移的表数据：node_2_ux

37*dim,node_2_uy,table,100,1,1

！设置节点2的Y方向的时间－位移的表数据：node_2_uy

38*d o,i,1,100,1

！

进入表数据赋值循环

39node_2_ux(i,0,1)=0.01*i

！设定节点2的X方向位移的时间序列：0.01，0.02，0.03 ……

40nod e_2_ux(i,1,1)=distnd(1,2)*cos(3.6*i)-distnd(1,

2) ！

设定节点2的X方向的位移序列

41node_2_uy(i,0,1)=0.01*i

！设定节点2的Y方向位移的时间序列：0.01，0.02，0.03 ……

42node_2_uy(i,1,1)=distnd(1,2)*sin(3.6*i)

！

设定节点2的Y方向的位移序列

43*end do

！

结束循环

44

！

45d,1,all,0

！

设定节点1的所有自由度为0

46d,6,all,0

！

设定节点6的所有自由度为0

47

！

48d,2,ux,%node_2_ux%

！将节点2的X方向的位移赋值为表数组：node_2_ux

49d,2,uy,%node_2_uy%

！将节点2的Y方向的位移赋值为表数组：node_2_uy