基于Ansys Workbench平台摇臂机构仿真模拟

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      近日在Ansys WB群内有网友晒出一张gif动态图,该图为一个摇臂机构的运动图(见图1),从图中笔者判断该机构运动是采用ansys经典界面内MPC184单元控制其运动。许久以前笔者曾经使用过经典界面的MPC184单元,该单元运动类型有很多,旋转、平动等等各类机构运动形式都可以在单元内选择。基于Ansys Workbench平台摇臂机构仿真模拟

                          图1 摇臂机构运动图

   应其他网友的好奇心,询问WB平台是否具有对摇臂机构仿真的能力,故笔者通过此文讲述一下如何通过WB平台对此机构的仿真。

  首先从建模开始,笔者采用WB的DesignModeler对本机构建模(如图2),

基于Ansys Workbench平台摇臂机构仿真模拟

图2 建模图

   在XY平面建立三个草图(如图3),分别为十字支架,摇臂OC,摇臂BC及CA(注意:摇臂BC和CA不能为一条直线,必须分成两段,分别为BC及CA,主要是考虑到OC与ACB的连接,后续mechanical环境设置时C点需要设置旋转副)。

基于Ansys Workbench平台摇臂机构仿真模拟

图3

  下面开始在DesignModeler内概念建模,点击concept—Lines from Sketches,分别基于刚刚绘制的三个草图建立Line1、Line2及Line3(注意:建立Line2和Line3时,其Detail View内的operation必须设置成Add frozen,读者知道这是为什么吗?如图4及图5)。

 

基于Ansys Workbench平台摇臂机构仿真模拟

图4

基于Ansys Workbench平台摇臂机构仿真模拟

图5

  现在开始建立此机构的梁截面,点击concept—cross section—circular,笔者统一使用一个圆截面作为十字支架及两个摇臂的梁截面,圆半径各位网友可以根据自己模型的相对大小定制,如图5。

基于Ansys Workbench平台摇臂机构仿真模拟

图6

    最后为三个Line body设置刚刚生成的圆截面。如图7

基于Ansys Workbench平台摇臂机构仿真模拟

图7

    关闭DesignModeler,拖入Transiant structure至A2 geometry,双击B3 Model进入mechanical环境。如图8

 

基于Ansys Workbench平台摇臂机构仿真模拟

图8

    因为本案例并不关心梁单元的应力状态,故将三根梁均设置成刚体。如图9

基于Ansys Workbench平台摇臂机构仿真模拟

图9 设置梁为刚体

  接下来开始设置本案例的重点——运动副。本例中需要对O、A、B、C 4个点分别设置运动副。

 

  首先对B点设置运动副,插入joint,并将connection type设置成BODY-BODY,Refence内选择十字支架竖向的两根线,Mobile内选择B点。因为B点需要绕其局部坐标系Y轴转动,并且沿着Z轴平动,故将绕Y轴的转动及沿Z轴的平动释放,如图10。

基于Ansys Workbench平台摇臂机构仿真模拟

图10  B点运动副设置详图

  其余运动副的设置如下(假定其余点的joint局部坐标系与B点相同):

  A点:connection type为body—body,释放绕Y轴的转动及沿X轴的平动;

  C点:connection type为body—body,释放绕Y轴的转动;

  O点:connection type为body—ground,释放绕Y轴的转动;

  通过joint内fixed固定十字支架十字交线处的点。

  添加O点处joint动力,动力源为0~360度旋转一周,如图11.

 

基于Ansys Workbench平台摇臂机构仿真模拟

  

图11

设置Analysis settings,如图12.

基于Ansys Workbench平台摇臂机构仿真模拟

图12

    全部设置成功,开始计算,计算结果如图13.

基于Ansys Workbench平台摇臂机构仿真模拟

图13 

祝好

ANSYS结构院

2018.05.09

 

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