車輛結(jié)構(gòu)有限元瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析

1、車輛結(jié)構(gòu)有限元瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析第八章 車輛結(jié)構(gòu)有限元瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析基礎(chǔ)瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析基本流程（簡(jiǎn)單實(shí)例）齒輪的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析一、瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析基礎(chǔ) 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析（亦稱時(shí)間歷程分析）是用于確定承受任意隨時(shí)間變化載荷的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)的一種方法。 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析可以確定結(jié)構(gòu)在靜載荷、瞬態(tài)載荷和簡(jiǎn)諧載荷的隨意組合作用下隨時(shí)間變化的位移、應(yīng)變應(yīng)力等。一、瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析基礎(chǔ) 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)應(yīng)用廣泛，對(duì)于承受各種沖擊載荷的結(jié)構(gòu)，如汽車的門(mén)、緩沖器、車架、懸架等；承受各種隨時(shí)間變化載荷的結(jié)構(gòu)，如橋梁、建筑物等；以及承受撞擊和顛簸的設(shè)備等。一、瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析基礎(chǔ) 在Workbench中瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)的模型

2、可以是剛體的，也可以是柔性體。Flexible柔性體：是相對(duì)于剛體的概念，強(qiáng)調(diào)了可變形性，也可以是粘彈性或者彈塑性等。Rigid剛體：在運(yùn)動(dòng)中和受力作用后，形狀和大小不變，而且內(nèi)部各點(diǎn)的相對(duì)位置不變的物體。一、瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析基礎(chǔ) 載荷和時(shí)間的相關(guān)性使慣性力和阻尼作用比較重要。瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)的基本運(yùn)動(dòng)方程是： 如果慣性力和阻尼作用不重要，上述方程就成了靜力學(xué)分析。二、瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析基本流程瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析的基本步驟：1）建立有限元模型，設(shè)置材料屬性；2）定義接觸區(qū)域；3）定義網(wǎng)格控制并劃分網(wǎng)格；4）制定邊界條件；5）設(shè)置Analysis Settings；6）設(shè)置求解選項(xiàng)并求解；7）對(duì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)和分

3、析。二、瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析基本流程實(shí)例：在懸臂梁的自由端加一個(gè)垂直方向的沖擊載荷，觀察載荷施加位置的響應(yīng)情況。打開(kāi)文件：transient_example.wbpj二、瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析基本流程 分析步和載荷施加 二、瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析基本流程 二、瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析基本流程時(shí)間步長(zhǎng)的定義（Initial time Step） 時(shí)間步長(zhǎng)是從一個(gè)時(shí)間點(diǎn)到另一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的時(shí)間增加，它決定了求解的精確度，因而因根據(jù)實(shí)際需要精確選取，至少要獲得動(dòng)力響應(yīng)頻率。 通常情況下：初始時(shí)間步長(zhǎng)可設(shè)定為： 可設(shè)置自動(dòng)時(shí)間步長(zhǎng)進(jìn)行求解，亦可輸入tinitial、tmin、tmax后，程序會(huì)按照自動(dòng)步長(zhǎng)算法決定最優(yōu)的t值。二、瞬態(tài)動(dòng)力

4、學(xué)分析基本流程 首先需要確定結(jié)構(gòu)的頻率。因此建模后進(jìn)行模態(tài)分析，假設(shè)得到其頻率如下： 第1階頻率 9.0300 HZ 第2階頻率 15.635 HZ 所以，其最高頻率是15.635 HZ. 這樣，如果關(guān)注的是二階以下的頻率，依據(jù)上述公式可以得到時(shí)間步長(zhǎng)是： 如果關(guān)注的是一階頻率，依據(jù)上述公式可以得到時(shí)間步長(zhǎng)是：二、瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析基本流程可見(jiàn)：當(dāng)時(shí)間步長(zhǎng)增大時(shí)，結(jié)果是越來(lái)越不精確?？捎?來(lái)確定基本步長(zhǎng)時(shí)間。二、瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析基本流程Mumber of Steps：用于設(shè)置總時(shí)間步數(shù)Current Step Number：當(dāng)前步Step End Time：用于設(shè)置當(dāng)前時(shí)間步結(jié)束時(shí)間Initial

5、time step：初始步時(shí)間Minimum time step：每步最小時(shí)間Maximum time step：每步最大時(shí)間求解步數(shù)=Step End Time/Initial time step二、瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析基本流程分析步設(shè)置二、瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析基本流程載荷施加 二、瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析基本流程二、瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析基本流程 三、齒輪的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析 在瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析增加了Body-Groud、Body-Body。運(yùn)動(dòng)副三、齒輪的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析 在瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析中，剛體部件類似于動(dòng)力學(xué)分析，載荷只能為慣性力、遠(yuǎn)端載荷、運(yùn)動(dòng)副條件。由于剛體不能變形，故結(jié)構(gòu)載荷及溫度載荷不起作用。 對(duì)于柔性體，任何載

6、荷和約束都能加載，而且各載荷均可用時(shí)間-歷程載荷的形式加載，其數(shù)值可為常數(shù)、表格數(shù)據(jù)或函數(shù)形式。載荷和約束剛體運(yùn)動(dòng)1剛體運(yùn)動(dòng)2三、齒輪的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析分析實(shí)例： 一對(duì)齒輪，大齒輪受扭矩為300Nm，小齒輪的轉(zhuǎn)速為100RPM。 要求：齒輪嚙合面網(wǎng)格大小為5mm，用瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析求齒輪應(yīng)力和齒面間的摩擦力。接觸為Frictional，摩擦系數(shù)為0.2三、齒輪的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析三、齒輪的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析1.創(chuàng)建Transient Structure，導(dǎo)入幾何，并確認(rèn)三、齒輪的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析與靜力學(xué)分析中的不同處：1）幾何模型（3D實(shí)體模型）柔性體：需要輸入材料的特性包括密度、泊松比、彈性模量等，非線性材料還要輸入非線性的一些特性參數(shù)；對(duì)于剛體只需密度即可。三、齒輪的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析2.進(jìn)入分析界面，建立“命名集合（Named Selection）”提示：分別選中各齒輪的嚙合齒面。技巧：先隱藏一個(gè)齒輪，采用區(qū)域選擇法進(jìn)行和單個(gè)選擇，將齒面建立集合并命名。三、齒輪的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析 2.進(jìn)入分析界面，建立“命名集合（Named Selection）”對(duì)小齒輪進(jìn)行同樣的操作顯示所有齒輪，隱藏大齒輪三、齒輪的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析命名集合結(jié)果三、齒輪的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析建立連接和設(shè)置相對(duì)連接關(guān)系三、齒輪的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析逐一設(shè)置連接關(guān)系（1）三、齒輪的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析逐一設(shè)置連接關(guān)系（