ANSYS刚体运动学分析详解

刚体运动学分析
一、前处理
1.创建分析项目
双击主界面Toolbox中的Analysis System>Rigid Dynamics（刚体动力学）选项，在项目管理区创建分析项目A，如图所示。

2.定义材料数据
1)双击项目A中的A2栏Engineering Data项，进入材料参数设置界面，在该界面下即可进行材料参数设置。

2)根据实际工程材料的特性，在Properties of Outline Row 2: Structure Steel表中可以修改材料的特性。

3)关闭A2:Engineering Data，返回到Workbench主界面，材料库添加完毕。

3.添加几何模型
1)在A2栏的Geometry上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择Import Geometry>Browse，此时会弹出“打开”对话框。

2)在弹出的对话框中选择文件路径，导入chap16几何体文件，此时A2栏Geometry后的？变为√，表示实体模型已经存在。

3)单击DM（DesignModeler）界面右上角的“关闭”按钮退出DM，返回到Workbench主界面。

4. 定义零件行为
1)双击主界面项目管理区项目A中的A3栏Model项，进入Mechanical界面，在该界面下即可进行网格的划分、分析设置、结果查看等操作。

2)选择Mechanical界面左侧Outline树结构图中Geometry选项下的所有Solid，在Details of “Solid”中确保所有的Solid对象的Stiffness Behavior（刚度特性）均为Rigid（刚性），如图所示。

5.设置连接
1)查看是否生成了Contact接触，如存在，则全部删除，如图所示。

2)选择Mechanical界面左侧Outline树结构图中的Connections对象，然后在工具箱中选择Body-Ground>Revolute，此时树结构图中出现Revolute对象。

3)设置Revolute对象的细节窗口如图所示，然后单击选择左边实体底部的孔，并在细节窗口中的Scope中单击Apply按钮。

4)按照上面的方法，继续添加Revolute对象。

设置Revolute对象的细节窗口如图所示。

然后单击选择右边实体底部的孔，并在细节窗口中的Scope中单击Apply按钮。

5)按照上面的方法，继续添加Revolute对象。

设置Revolute对象的细节窗口如图所示，然后单击选择左边实体上部的孔，并在细节窗口中的Reference>Scope中单击Apply按钮。

然后单击连杆对应的孔，并在细节窗口中的Reference>Scope中单击Apply按钮。

6) 按照上面的方法，继续添加Revolute对象。

设置Revolute对象的细节窗口如图所示，然后单击选择右边实体上部的孔，并在细节窗口中的Reference>Scope中单击Apply按钮。

然后单击连杆对应的孔，并在细节窗口中的Reference>Scope中单击Apply按钮。

6.设置初始条件
1)选择Mechanical界面左侧Outline树结构图中的Transient（瞬态）(A5)选项，此时会出现Environment工具栏。

2)选择Environment工具栏中的Loads>Joint Load，此时在树结构图中会出现Joint Load对象。

3)设置Joint Load对象细节窗口，选择的连接为短臂对应的对地连接，设置结果如图所示。

二、求解
在Outline树结构图中的Rigid Dynamics（A5）选项单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择Solve，此时会弹出进度显示条，表示正在求解，当求解完成后进度条自动消失。

求解完成后可以通过Solution Information查看求解过程信息。

三、后处理
1.查看整体响应
1)选择Mechanical界面左侧树结构图中的Solution(A6)选项，此时会出现Solution工具栏。

2)选择Solution工具栏中的Deformation>Total，此时在树结构图中会出现Total Deformation 选项。

3)选择视图区域的零件，然后单击Details of “Total Deformation”细节窗口中Geometry选项下的Apply按钮，此时添加整体变形图。

4)在Outline树结构图中的Total Deformation上单击右键，在弹出的快捷菜单中选择Evaluate All Results，此时进行求解，求解后得到的图形如图所示。

5)选择Solution工具栏中的Deformation>Total Velocity，设置得到对象Total Velocity（总的速度）。

6)选择视图区域的零件，然后单击Details of “Total Velocity”细节窗口中Geometry选项下的Apply按钮，此时添加整体速度图。

7)在Outline树结构图中的Total Velocity上单击右键，在弹出的快捷菜单中选择Evaluate All Results，此时进行求解，求解后得到的图像如图所示。

2.查看变形时间历程结果
1)选择Solution工具栏中的Deformation>Total，此时在树结构图中会出现Total Deformation 2选项。

2)选择视图区域的零件，然后单击Details of “Total Deformation 2”细节窗口中Geometry选
Total Deformation 2
Total
Deformation 3
Total
Deformation 4
Total
Deformation 5
Scoping Mechod Geometry
Selection Geometry
Selection
Geometry
Selection
Geometry
Selection
Geometry All Bodies All Bodies All Bodies All Bodies
Type Total
Deformation
Total
Deformation
Total
Deformation
Total
Deformation
By Time Time Time Time Display Time 0.75s 1.25s 1.75s 2.25s
3)按以上步骤，继续添加Total Deformation 3-5，并设置细节窗口中内容如表所示。

4)在Outline树结构图中的Total Deformation 2上单击右键，在弹出的快捷菜单中选择Evaluate All Results，此时进行求解，求解后得到的图形如图所示。