ansys11.0柔体动力学分析
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rkbench 11.0柔性动力学 分析新功能
2/23/2007 © 2007 ANSYS, Inc. All rights reserved.
11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary
Inventory #002382 1-1
2/23/2007 © 2007 ANSYS, Inc. All rights reserved.
11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary
Inventory #002382 1-6
ANSYS v11.0
Material Properties
Training Manual
– 默认的条件是所有的体处于静止状态。
• 不需要采取任何步骤
– 如果有些体具有0初始位移但是非零初始速度, 可以这样定义：
• 只能指定体。 • 输入速度常量。(采用这种方法输入不能超过一个速度常量。)
2/23/2007 © 2007 ANSYS, Inc. All rights reserved.
11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary
2/23/2007 © 2007 ANSYS, Inc. All rights reserved.
11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary
Inventory #002382 1-10
ANSYS v11.0
Solution Controls
Training Manual
ANSYS v11.0
Training Manual ANSYS v11.0 New Features
Training Manual
Inventory Number: 002382 1st Edition
ANSYS Release: 11.0
Published Date: February 23, 2007
Inventory #002382 1-3
ANSYS v11.0
Motivation
Training Manual
• Flexible dynamic分析需要考虑在惯性效应不可忽略条件下变形体的响应 情况。
– 如果惯性和阻尼可以忽略，那么就可以考虑进行一个线性或者非线性静力分析 。 – 如果载荷是纯粹的正弦曲线，并且响应是线性的，那么可以考虑进行一个谐响 应分析。 – 如果结构体可以简化成刚体的话，进行一个多刚体运动学分析是非常有效的。 – 除了以上情况，其他时候都应该进行多柔体动力学分析，因此，flexible dynamic analysis是一种非常普遍的分析。
11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary
Inventory #002382 1-2
ANSYS v11.0
Introduction
Training Manual
• 如果惯性效应不可忽略的话，静力分析是不能考察结构动响应问题的。 • Ansys11.0的柔体动力学功能为用户提供了一种分析柔性体在任何随时间变 化载荷作用下结构响应的方法。
Registered Trademarks:
ANSYS® is a registered trademark of SAS IP Inc. All other product names mentioned in this manual are trademarks or registered trademarks of their respective manufacturers.
– 超弹材料:
• 定义密度 • 选择一个超弹模型 (neo-Hookean, Polynomial, Mooney-Rivlin, or Yeoh) or principal stretch (Ogden): • 如果材料常数未知, 输入测试数据, 采用ansys中的曲线拟合功能。 • 如果材料常数已知, 选择材料模型并输入相关数据常量。
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Inventory #002382 1-5
ANSYS v11.0
Mesh Considerations
Training Manual
• Springs可以定义在3D体的点、线或者面上。 • 弹簧长度不能为0.
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11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary
Inventory #002382 1-8
ANSYS v11.0
Disclaimer Notice:
This document has been reviewed and approved in accordance with the ANSYS, Inc. Documentation Review and Approval Procedures. “This ANSYS Inc. software product (the Program) and program documentation (Documentation) are furnished by ANSYS, Inc. under an ANSYS Software License Agreement that contains provisions concerning non-disclosure, copying, length and nature of use, warranties, disclaimers and remedies, and other provisions. The Program and Documentation may be used or copied only in accordance with the terms of that License Agreement.”
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11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary
Inventory #002382 1-7
ANSYS v11.0
Definition of Connections
Training Manual
– 与刚性动力学分析不同，结构可以定义为柔体。 对于柔体来说，可以包含任何 非线性材料，可以输出应力和应变数据。 – 柔性动力学仿真也称为时间历程 分析或者瞬态动力学分析。
Assembly shown here is from an Autodesk Inventor sample model
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• “Analysis Settings” 分支允许用户进行各种求解 控制：
– 载荷步数
• 在 Workbench Simulation 10.0中, 这个功能是在 Environment中定义的。
– 可以对目前步长定义时间步长或者子步数
• 可以打开时间积分效果来定义非常量初始条件。
– 可以输出所有计算结果或者按用户指定的间隔输出结 果。 – 可以指定Beta和数值阻尼, 以及要保存的ansys文件 。
On the figure on the right, one can see flexible bodies (meshed) and rigid bodies (not meshed) in the same model.
Assembly shown here is from an Autodesk Inventor sample model
– Joints可以定义在刚性体或者柔性体之间. Joints 可以定义在两个体之间或者 体与地面之间. 主要用于模拟两个体始终处于相互接触但是允许相对运动。
• Joints只能定义在3D体的面之间。 • 在内部，Joints是用MPC184和TARGE170/CONTA174来处理的。
– Springs可以定义在3D rigid或者flexible bodies. Springs 提供一种纵向刚度 和阻尼, 主要是用来代表那些不能用于显示定义的刚度和阻尼效果。
Inventory #002382 1-9
ANSYS v11.0
Loads and Supports
Training Manual
• 对于柔性体, 支持任何载荷和约束。 • 对于刚性体, 只能施加加速度和连接副驱动载荷。 • 多载荷步支持载荷历程:
– 与静力分析相同, 用户可以很简单地定义多载荷步。 – 如下所示, 载荷、约束、连接副载荷可以通过右键在任何载荷步激活或者废除。 这使用户在定义载荷步的时候非常方便。
• 接触, 运动副, 或者弹簧 可以在“Connections” 分支下定义：
– Contact 只能定义在2D or 3D flexible bodies之间。Contact用于部件之间处 于接触/分开或者摩擦很重要的地方。
• 只允许非线性接触 (rough, frictionless, frictional)
Inventory #002382 1-4
ANSYS v11.0
Part Specification
Training Manual
• 在柔性动力学分析中，部件可以使刚性体或者柔性体:
– 在 “Geometry” 分支下的“Stiffness Behavior” 中可以设置部件为 “Flexible” 还是 “Rigid” 。 – 在同一个模型中“flexibel”和“rigid” body可以共存。
Copyright © 2007 SAS IP, Inc. Proprietary data. Unauthorized use, distribution, or duplication is prohibited. All Rights Reserved.
2/23/2007 © 2007 ANSYS, Inc. All rights reserved.
• 对于柔形体, 网格密度基于如下考虑:
– 网格密度需要足够以捕捉结构的模态 (动力响应)。
• 对于刚性体, 不生成网格:
– 刚性体不产生应力、应变或者变形，因此不需要产生网格。 – 在内部, rigid bodies 依靠位于其质心的质量单元来考虑惯性效应。
• 质量单元 (MASS21) 位于质心, 刚性接触单元 (TARGE170/CONTA176) 用于将质心 联结到连接副上。
Initial Conditions
Training Manual
• 对于flexible dynamic analysis, 初始位移或者初始速度是必须的 :
– 用户可以在 “Initial Condition” 分支中定义初始条件，或者 采用多载荷步定义 。
• 在“Initial Condition” 分支中定义初始位移/速度:
• 对于rigid bodies，材料属性只有密度起作用。
– Density用来考虑刚性体的质量属性， 其他所有材料属性被忽略。
• 对于flexible bodies, 可以定义非线性材料:
– 金属塑性:
• 杨氏模量, 泊松比,密度 • 可以选择等向或者随动强化法则，定义双线性或者多线性应力-应变曲线。 • 对于多线性stress-strain曲线, 注意采用的数值是 对数塑性应变 vs. 真实应力。
• Flexible dynamic analysis 包含了静力柔体分析和刚体运动学分析，支持 所有类型的载荷、约束和接触。
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11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary
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Inventory #002382 1-1
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ANSYS v11.0
Material Properties
Training Manual
– 默认的条件是所有的体处于静止状态。
• 不需要采取任何步骤
– 如果有些体具有0初始位移但是非零初始速度, 可以这样定义：
• 只能指定体。 • 输入速度常量。(采用这种方法输入不能超过一个速度常量。)
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Training Manual ANSYS v11.0 New Features
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Inventory Number: 002382 1st Edition
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Published Date: February 23, 2007
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Motivation
Training Manual
• Flexible dynamic分析需要考虑在惯性效应不可忽略条件下变形体的响应 情况。
– 如果惯性和阻尼可以忽略，那么就可以考虑进行一个线性或者非线性静力分析 。 – 如果载荷是纯粹的正弦曲线，并且响应是线性的，那么可以考虑进行一个谐响 应分析。 – 如果结构体可以简化成刚体的话，进行一个多刚体运动学分析是非常有效的。 – 除了以上情况，其他时候都应该进行多柔体动力学分析，因此，flexible dynamic analysis是一种非常普遍的分析。
11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary
Inventory #002382 1-2
ANSYS v11.0
Introduction
Training Manual
• 如果惯性效应不可忽略的话，静力分析是不能考察结构动响应问题的。 • Ansys11.0的柔体动力学功能为用户提供了一种分析柔性体在任何随时间变 化载荷作用下结构响应的方法。
Registered Trademarks:
ANSYS® is a registered trademark of SAS IP Inc. All other product names mentioned in this manual are trademarks or registered trademarks of their respective manufacturers.
– 超弹材料:
• 定义密度 • 选择一个超弹模型 (neo-Hookean, Polynomial, Mooney-Rivlin, or Yeoh) or principal stretch (Ogden): • 如果材料常数未知, 输入测试数据, 采用ansys中的曲线拟合功能。 • 如果材料常数已知, 选择材料模型并输入相关数据常量。
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Mesh Considerations
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• Springs可以定义在3D体的点、线或者面上。 • 弹簧长度不能为0.
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ANSYS v11.0
Definition of Connections
Training Manual
– 与刚性动力学分析不同，结构可以定义为柔体。 对于柔体来说，可以包含任何 非线性材料，可以输出应力和应变数据。 – 柔性动力学仿真也称为时间历程 分析或者瞬态动力学分析。
Assembly shown here is from an Autodesk Inventor sample model
2/23/2007 © 2007 ANSYS, Inc. All rights reserved. 11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary
• “Analysis Settings” 分支允许用户进行各种求解 控制：
– 载荷步数
• 在 Workbench Simulation 10.0中, 这个功能是在 Environment中定义的。
– 可以对目前步长定义时间步长或者子步数
• 可以打开时间积分效果来定义非常量初始条件。
– 可以输出所有计算结果或者按用户指定的间隔输出结 果。 – 可以指定Beta和数值阻尼, 以及要保存的ansys文件 。
On the figure on the right, one can see flexible bodies (meshed) and rigid bodies (not meshed) in the same model.
Assembly shown here is from an Autodesk Inventor sample model
– Joints可以定义在刚性体或者柔性体之间. Joints 可以定义在两个体之间或者 体与地面之间. 主要用于模拟两个体始终处于相互接触但是允许相对运动。
• Joints只能定义在3D体的面之间。 • 在内部，Joints是用MPC184和TARGE170/CONTA174来处理的。
– Springs可以定义在3D rigid或者flexible bodies. Springs 提供一种纵向刚度 和阻尼, 主要是用来代表那些不能用于显示定义的刚度和阻尼效果。
Inventory #002382 1-9
ANSYS v11.0
Loads and Supports
Training Manual
• 对于柔性体, 支持任何载荷和约束。 • 对于刚性体, 只能施加加速度和连接副驱动载荷。 • 多载荷步支持载荷历程:
– 与静力分析相同, 用户可以很简单地定义多载荷步。 – 如下所示, 载荷、约束、连接副载荷可以通过右键在任何载荷步激活或者废除。 这使用户在定义载荷步的时候非常方便。
• 接触, 运动副, 或者弹簧 可以在“Connections” 分支下定义：
– Contact 只能定义在2D or 3D flexible bodies之间。Contact用于部件之间处 于接触/分开或者摩擦很重要的地方。
• 只允许非线性接触 (rough, frictionless, frictional)
Inventory #002382 1-4
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Part Specification
Training Manual
• 在柔性动力学分析中，部件可以使刚性体或者柔性体:
– 在 “Geometry” 分支下的“Stiffness Behavior” 中可以设置部件为 “Flexible” 还是 “Rigid” 。 – 在同一个模型中“flexibel”和“rigid” body可以共存。
Copyright © 2007 SAS IP, Inc. Proprietary data. Unauthorized use, distribution, or duplication is prohibited. All Rights Reserved.
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• 对于柔形体, 网格密度基于如下考虑:
– 网格密度需要足够以捕捉结构的模态 (动力响应)。
• 对于刚性体, 不生成网格:
– 刚性体不产生应力、应变或者变形，因此不需要产生网格。 – 在内部, rigid bodies 依靠位于其质心的质量单元来考虑惯性效应。
• 质量单元 (MASS21) 位于质心, 刚性接触单元 (TARGE170/CONTA176) 用于将质心 联结到连接副上。
Initial Conditions
Training Manual
• 对于flexible dynamic analysis, 初始位移或者初始速度是必须的 :
– 用户可以在 “Initial Condition” 分支中定义初始条件，或者 采用多载荷步定义 。
• 在“Initial Condition” 分支中定义初始位移/速度:
• 对于rigid bodies，材料属性只有密度起作用。
– Density用来考虑刚性体的质量属性， 其他所有材料属性被忽略。
• 对于flexible bodies, 可以定义非线性材料:
– 金属塑性:
• 杨氏模量, 泊松比,密度 • 可以选择等向或者随动强化法则，定义双线性或者多线性应力-应变曲线。 • 对于多线性stress-strain曲线, 注意采用的数值是 对数塑性应变 vs. 真实应力。
• Flexible dynamic analysis 包含了静力柔体分析和刚体运动学分析，支持 所有类型的载荷、约束和接触。
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