ANSYSapdl命令流瞬态动力学分析案例5凸轮从动件运动分析

图1所示为一对心直动尖底从动件盘形凸轮机构,从动件位移s随时间的变化情况如图2所示。 由于我们已经知道了从动件的变化规律&＃xff08;凸轮就是这个作用 &＃xff09;&＃xff0c;所以只需将描述的位移变化加载到从动件上即可&＃xff0c;而不用考虑凸轮的转动&＃xff0c;只需对从动件建模分析就可以了。

图1凸轮机构

图2从动件位移变化

1.选择单元和材料属性

/clear,start !清除内容并从新开始
/prep7 !进入前处理
!&＃61;&＃61;&＃61;&＃61;&＃61;单元&＃xff06;材料&＃61;&＃61;&＃61;&＃61;&＃61;&＃61;
et,1,plane42 !平面单元42
et,2,solid95 !实体单元95
mp,ex,1,2e11 !材料1的弹性模量
mp,prxy,1,0.3 !材料1的泊松比
mp,dens,1,7800 !材料1的密度


选择这两个单元的原因&＃xff1a;
1.我们重点分析的是从动件的位移变化&＃xff0c;理论上只要单元包含位移自由度的单元都可以&＃xff0c;比如solid95的退化单元solid45。
2.选择plane42&＃xff0c;是为了更好的控制网格划分&＃xff0c;实体网格划分后会将其删除。当然也可以直接建立实体模型&＃xff0c;然后直接划分实体网格。

2.建立模型和划分网格

&＃xff08;1&＃xff09;建立模型、划分面网格

k,1,0,0,0
k,2,0.015,0.01,0
k,3,0.015,0.1,0
k,4,0,0.1,0 !建立四个关键点
lstr,1,2
lstr,2,3
lstr,3,4
lstr,4,1 !将关键点连成线
al,all !根据线生成面
lesize,1,,,6
lesize,3,,,6
lesize,2,,,20 !设置线的节点个数&＃xff0c;通过这些调整网格粗细
aatt,1,1,1 !给所选择的面设置单元属性
mshape,0 !划分单元形状为四边形
mshkey,1 !采用映射网格划分
amesh,all !划分面网格


&＃xff08;2&＃xff09;划分体网格

type,2 !选择单元类型编号为2的单元进行划分&＃xff0c;即solid95
extopt,esize,6 !由面单元生成体单元&＃xff0c;体生成或扫掠方向上单元单元分割数量
extopt,aclear,1 !由面单元生成体单元后&＃xff0c;删除面单元
vrotat,1,,,,,,1,4,360 !将面绕关键点1、4的连线旋转
wprota,0,-90 !将工作平面旋转
cswpla,11,1 !在工作平面原点处定义一个编号11的局部坐标系
asel,s,,,3,15,4 !选择面3、7、11、15
nsla,s,1 !选择面中的节点
nrotat,all !旋转节点坐标系与激活坐标系平行
finish !退出前处理


1.划分面网格时&＃xff0c;单元属性设置用的是aatt,实体网格单元属性用的是type。我想说这两种都可以。具体可见 单元属性的设置
2.网格划分没问题的话&＃xff0c;就略过。如果不理解网格划分步骤&＃xff0c;就戳一下网格划分

3.施加载荷

/solu !进入求解器
d,all,ux !将x方向位移约束为0
allsel,all !选择所有单元节点
antype,trans !选择瞬态分析
outres,all,all !输出结果控制
fk,4,fy,-1000 !在关键点4处施加y负向力1000N
time,10 !第一个载荷步&＃xff0c;结束时间10s
autots,on !打开自动时间步
deltim,0.5 !子步的开始时间为0.5s
kbc,0 !载荷步为递增方式
dk,1,uy,0.02 !关键点1此时的位移为0.02m
lswrite,1 !将载荷和载荷步信息写到编号为1的载荷步文件中
time,20 !第二个载荷步&＃xff0c;结束时间20s
lswrite,2
time,35 !第三个载荷步&＃xff0c;结束时间30s
dk,1,uy,0 !此时关键点1的位移为0
lswrite,3
time,45 !第四个载荷步&＃xff0c;结束时间为45s
lswrite,4
lssolve,1,4,1 !将1~4的载荷步文件读入并求解
finish !退出求解器


1.对于载荷步设置&＃xff0c;及递增方式有疑问的可以参考这篇文章&＃xff1a;戳一下
2.在施加载荷时弹出的提示&＃xff1a;
&＃xff08;Both solid model and finite element model boundary conditions have been applied to thismodel.As solid loads are transferred to thenodes or elements&＃xff0c;they can overwrite directlyapplied loads.&＃xff09;
&＃xff08;该模型采用了实体模型和有限元模型边界条件。当固体载荷转移到节点或单元时&＃xff0c;它们可以覆盖直接施加的载荷。&＃xff09;
意思是施加在几何模型上的载荷&＃xff0c;会覆盖对应节点上的载荷&＃xff0c;这也是我们所需要的。因为&＃xff0c;我们施加的载荷在关键点上&＃xff0c;而求解读取的是节点上的载荷&＃xff0c;所以需要它覆盖到对应的节点上。

4.后处理

/post26 !进入时间历程后处理
nsol,2,1,u,y,uy !节点1在y方向上的位移变量参考号为2
deriv,3,2,1 !编号2的变量对编号1的变量求微分&＃xff0c;并把结果命名为3
deriv,4,3,1 !编号3的变量对编号1的变量求微分&＃xff0c;并把结果命名为4
plvar,2,3,4 !用图表显示编号2、3、4的变量


deriv命令的含义
使用功能:对变量进行微分运算。
使用格式:DERIV,IR,IY,Ix,–,Nane , --,–,FACTA
其中&＃xff0c;IR:赋给结果变量的任意编号。如果这个编号与已指定的变量相同&＃xff0c;以前定义的变量将会被覆盖。
IY ,IX:参与运算的变量参考编号&＃xff0c;即IY对IX求导。

5.完整命令

/clear,start
/prep7
!&＃61;&＃61;&＃61;&＃61;&＃61;单元&＃xff06;材料&＃61;&＃61;&＃61;&＃61;&＃61;&＃61;
et,1,plane42
et,2,solid95
mp,ex,1,2e11
mp,prxy,1,0.3
mp,dens,1,7800
!&＃61;&＃61;&＃61;&＃61;&＃61;&＃61;建模和网格&＃61;&＃61;&＃61;&＃61;&＃61;&＃61;
k,1,0,0,0
k,2,0.015,0.01,0
k,3,0.015,0.1,0
k,4,0,0.1,0
lstr,1,2
lstr,2,3
lstr,3,4
lstr,4,1
al,all
lesize,1,,,6
lesize,3,,,6
lesize,2,,,20
aatt,1,1,1
mshape,0
mshkey,1
amesh,all
type,2
extopt,esize,6
extopt,aclear,1
vrotat,1,,,,,,1,4,360
wprot,0,-90
cswpla,11,1
asel,s,,,3,15,4
nsla,s,1
nrotat,all !旋转节点坐标系与激活坐标系平行
finish
!&＃61;&＃61;&＃61;&＃61;&＃61;&＃61;求解&＃61;&＃61;&＃61;&＃61;&＃61;&＃61;
/solu
d,all,ux
allsel,all
antype,trans
outres,all,all
fk,4,fy,-1000
time,10 !第一个载荷步
autots,on
deltim,0.5
kbc,0
dk,1,uy,0.02
lswrite,1
time,20 !第二个载荷步
lswrite,2
time,35 !第三个载荷步
dk,1,uy,0
lswrite,3
time,45 !第四个载荷步
lswrite,4
lssolve,1,4,1
save
finish
!&＃61;&＃61;&＃61;&＃61;时间历程后处理&＃61;&＃61;&＃61;&＃61;
/post26
nsol,2,1,u,y,uy !节点1在y方向上的位移变量参考号为2
deriv,3,2,1 !编号2的变量对编号1的变量求微分&＃xff0c;并把结果命名为3
deriv,4,3,1 !编号3的变量对编号1的变量求微分&＃xff0c;并把结果命名为4
plvar,2,3,4 !显示编号为2、3、4的变量

总结

这个案例与平常的瞬态分析不同的是&＃xff0c;它使用的是载荷步文件法求解&＃xff0c;优势是它可以清楚的描绘载荷的变化过程。可以作为其它载荷变化的参考。