★★★裝配體有限元分析

1、基于 AN SYSWORKBEN CH 的裝配體有限元分析 模擬裝配體的本質就是設置零件與零件之間的接觸問題.裝配體的仿真所面臨的問題包括：(1)模型的簡化.這一步包含的問題最多.實際的裝配體少的有十幾個零件,多的有上百個零件. 這些零件有的很大,如車門板；有的體積很小,如圓柱銷；有的很細長,如密封條；有的很薄且形 狀極不規(guī)那么,如車身；有的上面鉆滿了孔,如連接板；有的上面有很多小突起,如玩具的外殼.在 對一個裝配體進行分析時,所有的零件都應該包含進來嗎或者我們只分析某幾個零件對于每個零 件,我們可以簡化嗎如果可以簡化, 該如何簡化可以刪除一些小倒角嗎如果刪除了, 是否會出現(xiàn)應 力集中是否可以

2、刪除小孔,如果刪除,是否會剛好使得應力最大的地方被忽略我們可以用中面來表 達板件嗎如果可以,那么,各個中面之間如何連接在一個桿件板件混合的裝配體中,我們可以對桿件進行抽象嗎或者只是用實體模型如果我們做了簡化,那么這種簡化對于結果造成了多大的影響, 我們可以得到一個大致的誤差范圍嗎所有這些問題,都需要我們仔細考慮.(2)零件之間的聯(lián)接.裝配體的一個主要特征,就是零件多,而在零件之間發(fā)生了關系.我們知 道,如果零件之間不能發(fā)生相對運動,那么直接可以使用綁定的方式來設置接觸.如果零件之間可以 發(fā)生相對運動,那么至少可以有兩種選擇,或者我們用運動副來建模,或者,使用接觸來建模.如果 使用了運動副,那么

3、這種建模方式對于零件的強度分析會造成多大的影響在運動副的附近,我們所計算的應力其精確度大概有多少什么時候需要使用接觸呢又應該使用哪一種接觸形式呢(3)材料屬性的考慮.在一個復雜的裝配體中所有的零件,其材料屬性多種多樣.我們在初次分 析的時候,可以只考慮其線彈性屬性.但是對于高溫,重載,高速情況下,材料的屬性不再局限于 線彈性屬性.此時我們恐怕需要了解其中的每一種材料, 它是超彈性的嗎是哪一種超彈性的它發(fā)生 了塑性變形嗎該使用哪一種塑性模型它是粘性的嗎它是脆性的嗎它的屬性隨著溫度而改變嗎它發(fā) 生了蠕變嗎是否存在應力鋼化問題如此眾多的零件, 對于每一個零件,我們都需要考察其各種各樣 的力學屬性,這

4、真是一個豐富多彩的問題.(4)有限元網(wǎng)格的劃分.我們知道,通過 WORKBENCH們只需要按一個按鈕,就可以得到一個 粗糙的網(wǎng)格模型.但是如果從HYPERMESH1度來看,ANSYS!動劃分的網(wǎng)格,很多都是不合理的, 質量較差而不能使用.那么對于裝配體中的每個零件,我們該如何劃分網(wǎng)格對于每一個零件, 我們 是否要對之進行切割形成規(guī)那么的幾何體后, 然后盡量使用六面體網(wǎng)格如果我們這樣做的話,那么單單劃分網(wǎng)格這一項,就要消耗我們大量的時間.而且,當這種網(wǎng)格劃分完以后,我們還需要反復加密網(wǎng)格,反復計算,直到結果的收斂.就如同減速器這樣的一個裝配體,稍微粗略的劃分網(wǎng)格,都 是10萬多個節(jié)點,如果我們網(wǎng)

5、格劃分得細密一些,很容易上百萬個節(jié)點.這么大量的節(jié)點,一般 的筆記本和臺式機計算起來都很困難.這給我們的仿真工作帶來了極大的困擾.這些問題都是前處理中出現(xiàn)的.如何解決這些問題,恐怕要我們廣闊的CAET程師和CAE研究人員 共同努力,從各個側面進行研究,得到一些個別的成果,然后在某些時候,再集成起來,得到具有 普遍指導意義的方法和結論.ANSYSWORKBENCH提供的六種接觸類型不少朋友提到了關于接觸類型的問題, 對于如何使用接觸類型弄不清楚.為了幫助剛入門的朋友們了解這些接觸類型,筆者首先譯了 ANSYS關于接觸類型的幫助,然后對之進行點評.譯的局部幫助如下：ANSYSWORKBENCH 提

6、供了 6種接觸類型,這些接觸類型大多只對面接觸使適用.(1) bonded,使用綁定以后,在接觸面或者接觸邊之間不存在切向的相對滑動或者法向的相對別離.這是缺省的接觸類型,適用于所有的接觸區(qū)域(實體接觸,面接觸,線接觸).(2) noseparation,這與綁定類似.在接觸面或者接觸線之間不允許發(fā)生法向的相對別離,但是允許發(fā)生少量的切向無摩擦滑動.(3) frictionless:用于模擬無摩擦的單邊接觸.所謂單邊接觸,就是說,一旦兩個物體之間出現(xiàn)了別離,那么法向力就為零.因此當外力發(fā)生改變時,接觸面之間可能會分開,也可能會閉合.這種情況下假設摩擦系數(shù)為零,即當發(fā)生切向相對滑動時,沒有摩擦力

7、.(4) rough :與無摩擦接觸類型相似.它模擬非常粗糙的接觸,保證兩個物體之間只是發(fā)生靜摩擦,而不會發(fā)生切向的滑移,從而不會產(chǎn)生滑動摩擦.它相當于在兩個物體之間施加了無限大的摩擦系數(shù).(5) frictional:有摩擦的接觸.這是最實際的情況,兩個接觸面之間既可以法向別離,也可以切向滑動.當切向外力大于最大靜摩擦力后,發(fā)生切向滑動.一旦發(fā)生切向滑動后,會在接粗面之間出現(xiàn)滑動摩擦力,該滑動摩擦力要根據(jù)正壓力和摩擦系數(shù)來計算.此時需要用戶輸入摩擦系數(shù).(6) forcedfrictionalsliding:該選項只對剛體動力學適用.它與 frictional 類型類似,只是沒有靜摩擦階段.

8、此時,系統(tǒng)會在每個接觸點上施加一個切向的阻力.該切向阻力正比于法向接觸力.到底使用哪種接觸類型,取決于你需要解決的問題.如果(1)需要模擬兩個物體之間稍微的別離(2)要獲得接接觸面附近的應力,那么可以考慮以下三種接觸類型：frictionless,rough 和frictional,它們可以模擬間隙,并能更精確的建模真實的接觸區(qū)域.不過使用這三種接觸會導致更 長的求解時間,也可能會導致收斂問題.如果出現(xiàn)了收斂問題,那么可以對接觸區(qū)域使用更細的網(wǎng) 格.筆者的點評如下：裝配體的分析中,如何對兩個物體之間的連接關系進行建模是一個關鍵技術問題.對于連接關系,總體考慮如下：(1)如果兩個相鄰物體在分析中

9、始終不會有相對運動,最好直接在DM中用多體部件來表達,這最省事.(2)如果兩個相鄰物體在分析中存在相對運動,而我們并不關注其連接點附近的應力情況, 那么用運動副來表述更簡單.(3)如果相鄰兩物體在分析中有相對運動,而且我們對這種相對運動的接觸面及其附近點的 應力情況感興趣,那么使用接觸.關于接觸類型的分類問題.實際上,接觸就是依據(jù)兩個物體之間是否有切向和法向的相對別離來進行劃分的.在兩個相互接觸的物體之間,也只能發(fā)生這兩種運動.要么, 在法線方向上可以分開；要么在切線方向上可以 發(fā)生相對移動.如果(1)法線方向不可分開,切線方向也不可發(fā)生相對滑動,那么使用 boneded.(2)法線方向不可分

10、開,切線方向可以發(fā)生稍微的無摩擦滑動,那么使用 noseparation.(3)法線方向可以分開,切線方向不可以發(fā)生相對滑動,那么用 rough.(4)法線方向可以分開,切線方向可以發(fā)生相對滑動,且沒有摩擦力.那么是 frictionless .(5)法線方向可以分開,切線方向可以發(fā)生相對滑動,存在摩擦力.那么是 frictional .基于AnsysWorkbench 的接觸分析例子1前面一篇基于Ansys經(jīng)典界面的接觸分析例子做完以后,不少朋友希望了解該例子在 Workbench中是如何完成的.我做了一下,與大家共享,不一定正確.畢竟這種東西,教科書上 也沒有,我只是根據(jù)自己的理解在做,有

11、錯誤的地方,懇請指正.1 .問題描述一個鋼銷插在一個鋼塊中的光滑銷孔中.鋼銷的半徑是,長是,而鋼塊的寬是4Units,長4Units,高為1Units,方塊中的銷孔半徑為,是一個通孔.鋼塊與鋼銷的彈性模量均為 36e6 ,泊松比 為.由于鋼銷的直徑比銷孔的直徑要大,所以它們之間是過盈配合.現(xiàn)在要對該問題進行兩個載荷 步的仿真.(1)要得到過盈配合的應力.(2)要求當把鋼銷從方塊中拔出時,應力,接觸壓力及約束力.2 .問題分析由于該問題關于兩個坐標面對稱,因此只需要取出四分之一進行分析即可.進行該分析,需要兩個載荷步：第一個載荷步,過盈配合.求解沒有附加位移約束的問題,鋼銷由于它的幾何尺寸被銷孔

12、所約 束,由于有過盈配合,因而產(chǎn)生了應力.第二個載荷步,拔出分析.往外拉動鋼銷,對于耦合節(jié)點上使用位移條件.翻開自動時間步長以保證求解收斂.在后處理中每 10個載荷子步讀一個結果.本篇只談第一個載荷步的計算.3 .生成幾何體上述問題是ANSYS自帶的一個例子.對于幾何體,它已經(jīng)編制了生成幾何體的命令流文件. 所以,我們首先用經(jīng)典界面翻開該命令流文件,運行之以生成四分之一幾何體；然后導出為一個 IGS文件,再退出經(jīng)典界面,接著再到 WORKBENCH中,翻開該IGS文件進行操作.()首先翻開.()然后讀入已經(jīng)做好的幾何體.從【工具菜單】- File - ReadInputFrom 翻開導入文件對

13、話框找到ANSYS自帶的文件ProgramFilesAnsysIncV145ANSYSdatamodelsOK后四分之一幾何模型被導入,結果如以下圖()導出幾何模型從【工具菜單】- File1-【Export】翻開導出文件對話框,在該對話框中設置如下即把數(shù)據(jù)庫中的幾何體導出為一個文件.【OK】以后該文件被導出.()退出.選擇【OK】退出經(jīng)典界面.4 .翻開AnsysWorkBench ,并新建一個靜力學分析系統(tǒng).結果如以下圖導入幾何體模型.在 Geometry 單元格中,選擇ImportGeometry-Browse ,如以下圖找到上一步所生成的文件.那么該靜力學系統(tǒng)示意圖更新如下.可見,幾何

14、單元格后面已經(jīng)打勾, 說明文件已經(jīng)關聯(lián).5 .瀏覽幾何模型雙擊Geometry單元格,翻開幾何體.在彈出的長度單位對話框內,選擇米( Meter )的單 位.然后按下工具欄中的Generate按鈕如以下圖那么主窗口中模型如以下圖可見,長方形的變長是2m,這與題目中給定的大小是一致的.然后退出DesignModeler ,那么又重新回到 WorkBench 界面中.6 .定義材料屬性雙擊EngineeringData ,那么默認材料是鋼材.這里直接修改該鋼材的屬性即可.只有線彈性 材料屬性：彈性模量36E6和泊松比然后在工具欄中選擇“ ReturnToProject 以返回到 WorkBench

15、 界面中.7 .創(chuàng)立接觸在主窗口中分別選擇目標面,接觸面如下然后對該接觸的細節(jié)面板設置如下其中,(1)說明接觸類型是帶摩擦的接觸,摩擦系數(shù)是,是非對稱接觸(2)指明法向接觸面的剛度因子是.8 .劃分網(wǎng)格雙擊Model單元格進入到 Mechanical中.在mesh下面插入一個 method ,并設置該方法 為Sweepmethod.在其細節(jié)視圖中選擇 Geometry 為兩個物體.那么ANSYS會對這兩個物體根據(jù) 掃描方式劃分網(wǎng)格.在Mesh下面再插入一個尺寸限制,用于限制鋼銷的兩個直角邊為3等分.在Mesh下面再插入另外一個尺寸限制,用于限制鋼銷的 1個圓弧邊為4等分.按下Generate后

16、,那么生成的有限元模型如以下圖.9 .設置邊界條件設置四個面為對稱邊界條件然后還要固定鋼塊的一個面此時模型樹的結構如以下圖10 .進行求解設置進行分析設置其中,1意味著只有一個載荷步,該載荷步也只有一個載荷子步,關閉了自動時間步長, 該載荷步結束的時間是100.2的意思是翻開大變形開關.11 .求解在右鍵菜單中選擇Solve進行計算.12 .后處理查看總體的米塞斯應力如以下圖可見,最大的應力是左右,而在經(jīng)典界面中得到的最大米塞斯應力是.這主要應該是由于兩邊的網(wǎng)格劃分不一致所導致的.查看接觸處的狀態(tài)只考察接觸面下面是接觸處的滲透圖可見,最大滲透量是,這與經(jīng)典界面中的同樣有區(qū)別.以下圖是接觸壓力大

17、致為,同樣比經(jīng)典界面要大.可見,這里給出的各個應力都要比經(jīng)典界面大,但是都在一個量級上,一般來說, 這應該是網(wǎng) 格劃分不相同的結果.如果進一步細分網(wǎng)格,無論經(jīng)典界面還是 Workbench 均應該收斂到同一個 值.裝配體有限元分析1.在對裝配體進行有限元分析時, 我說的裝配體指的是大型機械整機的裝配體, 比方 機床,模鍛水壓機之類的,其中比方底座等部位有螺紋連接,進行分析時,怎么處理？軟件中,用glue粘接和將兩局部建模的時候直接就建成一個整體,這兩者有什么區(qū)別保存螺紋孔裝配即可去掉螺釘、螺紋,然后進行模態(tài)分析的時候,早螺紋孔處施 加約束即可.確定分析什么,主要影響因數(shù).分析模態(tài),主要是把整機

18、的質量,和固定方式確定 好就可以了.注意整機材料設定.1、螺釘連接的處理方式很多,有時候可以用 MPC來處理2、glue和螺釘連接不一樣,而這差異較大！glue類似于接觸中的綁定.圖元之間仍然相互獨立.只是在邊界上予以粘結.使模型成為一個多體部件.模態(tài)分析中.結構的固有頻率只與它的質量與剛度有關.對整機模態(tài)分析,直接用GLUE處理螺栓聯(lián)接面是很粗糙的建模方式, 與實際相差比較大.見得比擬多的處理方法是用彈簧阻尼單元聯(lián)接兩個部件,看幾篇相關的論文就清楚了1、裝配體分析一般不考慮螺栓這樣的細節(jié)吧螺栓這樣的東西通常是可以手算的.我們用ansys通常是由于一些東西太復雜,手算沒法算.2、區(qū)別在于,直接

19、建的話,交界的地方可能沒有節(jié)點.而那個地方比擬關鍵的話,你可能希望那里有節(jié)點.求助求助workbench裝配體模態(tài)分析本人剛剛接觸workbench ,就是沖著裝配體分析去的,我先用pro/E畫了兩個齒輪箱 外殼,然后用剛性裝配成一個組件,導出igs,然后翻開workbench ,模態(tài)分析模塊, 材料默認的結構鋼,我沒有改動,然后導入 igs,單位設置成mm,默認方式劃分網(wǎng) 格,然后求了 15階模態(tài),結果出來了,過程中沒有錯誤提示,但是每階頻率數(shù)值太 小,50HZ到120HZ,和我用ansys計算的相差很大,ansys算的是100HZ到800HZ, 請問這是什么原因請各位大神把可能的問題都給我

20、指出來吧,謝謝了ansys模態(tài)分析根本上是不考慮非線性的？模態(tài)分析對網(wǎng)格質量要求也不高？重點關注模型及邊界條件的簡化？按這些思路去分析吧約束對分析結果也有很大滴影響,樓主看看約束關系整錯沒有.求助求助齒輪箱裝配體 ansys模態(tài)分析 ?初始懸賞金幣5個本人新手,想對一個完整的齒輪箱裝配模型進行模態(tài)分析,齒輪箱模型是用pro/E建立的,導入到ansys中進行分析,各個零件之間裝配關系需要如何設定希望各位 踴躍發(fā)言啊1 .從振動方程上可以看出,約束缺乏是求不出來結果的,也就是說會出現(xiàn)平動,即為 0的模態(tài),因此,一般都是將其在各個方向上都約束死,保證不會出現(xiàn)欠約束情況.2 .零部件之間的約束關系確實

21、定,從有限元的角度看,一般都是將重合面上的節(jié)點對 應合并,至于合并到什么程度,一般很難確定,需要不斷地做實驗來修正約束數(shù)目.3 .還有一種約束方式,如果兩個部件之間有同軸度等要求,就需要將其中央點合并, 這種方法很多書上都有,有些書上的約束根本不考慮工程問題,還有些干脆回避, 只是將方法講一下,由我們自己去舉一反三.裝配體的模態(tài)分析并不復雜,原理和單個零件的模態(tài)分析是一樣的.只要注意以下 幾點：1整體的約束條件設置必須符合實際情況.與靜力分析不同,即使沒有約束,也是可 以進行模態(tài)分析的,只是會出現(xiàn)最多 6個剛體運動.2由于裝配體是由多個零件組成的,各個零件的約束就成了問題.一般情況,不應該 對每個零件單獨施加約束,而是要通過零件之間的連接關系裝配關系來為它們提供 適宜的約束.如果約束不當,那么會出現(xiàn)某些零件單獨的剛體運動,從而破壞了裝配 的整體性.3一般情況