ANSYS WORKBENCH中的裝配體中剛體處理

2016-10-20 by:CAE仿真在線來源:互聯網

對一個復雜的裝配體進行分析時,并非所有構件都需要處理成為變形體。如果把它們用剛體進行處理的話,則會大大降低計算量,本文介紹ANSYS WORKBENCH中剛體的處理辦法。

考慮如圖所示的簡單結構。該結構由兩根連桿通過圓柱銷連接而成,這兩根連桿又通過圓柱銷與其它構件連接。

這里假設左邊這根連桿剛度很大,從而可以考慮成為剛體。而右邊這根連桿則是變形體,而三個圓柱銷也是變形體。

在設置屬性時,對于左邊這根連桿,在其細節視圖中設置其剛度行為如下

而其它的四個零件則是變形體如下

使用自動檢測接觸,則該剛性連桿與兩個圓柱銷的連接處被自動檢測為綁定接觸。這就是說,剛性連桿是支持contact行為的。

對該結構進行粗糙的網格劃分,得到的有限元模型如下

可見,對于剛桿并沒有劃分單元。那么,在ANSYS內部,該連桿是用什么來表示的呢?

使用前面博文的方法,進入到finite element modeler,可以看到其單元

可以看到,該連桿現在實際上是用一個mass單元(左邊中間有一個亮點,它就是MASS單元)以及兩個接觸面來表示的。該mass單元具備了剛性桿的質量屬性和慣性屬性,而這兩個接觸面則用于與周圍零件發生相互關系。

那么該質量單元的質量屬性是什么呢?

重新回到mechanical,查看該剛性桿的細節視圖,可以看到其屬性

其體積,質量,質心的坐標,轉動慣量都已經計算出來,這些都成為該mass單元的屬性。

下面施加位移邊界條件,施加在下面兩個圓柱銷的端面(目的只是考察ANSYS的內部行為,實際情況中很少是端面被固定。)

那么剛桿上能否施加力呢?

ANSYS WORKBENCH的幫助中談到,對于剛性桿,只可以施加遠程位移,遠程力和力矩,如下圖。而其它的力不能施加。

對該連桿表面施加遠程力如下圖

果然可以施加。

靜力分析后查看位移云圖

可見,該剛桿的確沒有任何位移,而其它四個零件則發生了變形。進一步查看應力云圖

該剛桿也沒有應力出現。因為實際上ANSYS內部并沒有考慮這個具有幾何形狀的物體,內部只是一個質量單元而已。

查看該剛性桿與下面的圓柱銷連接處的接觸應力,如下圖所示

可見,ANSYS的確計算了接觸。

總之,對于一個復雜的裝配體進行分析時,合理設置剛性體對于提高計算效率舉足輕重。ANSYS WORKBENCH提供的剛體設置很簡單。該剛體可以使用接觸,鉸鏈,彈簧等連接行為,對它可以施加遠程力,力矩以及遠程位移。在ANSYS內部,對于剛性桿是用一個MASS來代替的,而所有施加在其表面的作用力則會通過力的平移定理轉移到相關部位進行靜力計算。

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