Ansys Workbench 多体动力学分析

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Step 1：模型导入与预处理

1 ️⃣ 几何处理 ▫ ️ 导入模型后，右击Geometry→Simplify Geometry设为Yes，避免孔洞/圆柱面被分割（否则运动副会报错！）。 ▫ ️ 检查模型单位制（常用mm/kg/s），通过Units→Metric统一。
2 ️⃣ 材料定义 ▫ ️ 刚体无需定义材料属性，柔性体需在Engineering Data中添加弹性模量、密度等参数。

Step 2：运动副添加

1 ️⃣ Joint连接类型 ▫ ️ 常用副类型：转动副（Revolute）、移动副（Translational）、万向节（Universal）。 ▫ ️ 万向节设置技巧：红轴对齐红色孔，蓝轴对齐蓝色孔（斜万向节需脑补“扳正”状态）。
2 ️⃣ Marker点方向校准 ▫ ️ 标记点需定义局部坐标系，通过Construction→Marker设置X/Y/Z轴方向，避免自由度冲突。

Step 3：网格划分

▫ ️ 刚体动力学无需划分真实网格（勾选Rigid Body Behavior）！ ▫ ️ 刚柔耦合分析时：
- 柔性体需Body→Flexible，网格尺寸≤最小特征尺寸1/3；
- 使用MultiZone六面体网格提升精度。

Step 4：载荷与驱动设置

1 ️⃣ 驱动类型 ▫ ️ 旋转驱动：Joint Load→Rotational Velocity输入角速度（单位：rad/s）。 ▫ ️ 平移驱动：Translational Motion输入位移/速度曲线。
2 ️⃣ 参数化分析 ▫ ️ 设计点（Design Point）参数化驱动参数，批量计算不同工况。

Step 5：求解与后处理

1 ️⃣ 求解设置 ▫ ️ 时间步长公式：Δt = T/20（T为运动周期），开启Auto Time Stepping自适应步长。
2 ️⃣ 结果输出 ▫ ️ 导出运动载荷：Solution→Export Motion Load生成.txt文件，用于静力学强度分析。 ▫ ️ 动画生成：右击Solution→Animate导出GIF，小红书封面图get！

Step 6：刚柔耦合分析（进阶）

1 ️⃣ 复制刚体动力学项目→右击替换为Static Structural； 2 ️⃣ 抑制无关零件→仅保留目标柔性体； 3 ️⃣ 插入Imported Load加载运动载荷→开启Inertial Relief抵消刚体位移。
避坑指南

❌ 自由度报错：检查Joint方向是否冲突，冗余约束是否过多。 ❌ 接触穿透：刚柔耦合时需手动添加Frictional Contact并调参。 ✅ 万能参数：阻尼系数默认0.1，大变形需关闭Large Deflection（瞬态动力学例外）。

来源：Ansys 实战训练

ANSYS Workbench 显式动力学｜泰勒杆冲击仿真保姆级教程

效果直击：杆体瞬间“蘑菇云”变形🍄 vs 应力波传递动画🌀 | 附完整APDL命令流+避坑指南✨🌟 问题描述泰勒杆冲击是显式动力学经典案例：铜质圆柱杆以 200m/s 高速撞击刚性墙，观察塑性变形、应力波传递过程。适用于穿甲弹、碰撞安全等研究🔬🛠 ️ 一、建模分析（手把手操作！）✅ Step 1：几何建模（2D轴对称简化版）创建泰勒杆（Geometry模块）： ▪ ️ 类型：**2D轴对称**（省时省力！） ▪ ️ 尺寸：半径 **3.24mm** × 长度 **32.4mm**（标准比例1:10） ▪ ️ 操作： - 绘制 **1/2截面矩形**（宽度=半径，高度=长度） - 属性→ **2D Behavior → Axisymmetric**（轴对称！） 💡 小白必看：轴对称模型只需画截面→计算量减少90%！✅ Step 2：材料定义（铜的本构模型是关键！）新建材料Copper_JC （Johnson-Cook塑性模型👇）： ✔️ 密度：8930 kg/m³ ✔️ 弹性模量：117 GPa ✔️ 泊松比：0.35 ✔️ **塑性参数**（APDL命令流直接插入👇） tb,Johnson_Cook,matid TBDATA,1,90e6 ! 屈服强度（Pa） TBDATA,2,292e6 ! 硬化模量 TBDATA,3,0.31 ! 硬化指数 🔧 二、求解设置（显式动力学核心！）✅ Step 3：网格划分（局部加密技巧）全局网格尺寸 0.5mm → 类型 Quad Dominant（四边形主导）撞击端加密选中杆底边→ Mesh Control → Sizing单元尺寸 0.1mm（捕捉剧烈变形！）✅ Step 4：边界条件与载荷刚性墙设置创建固定约束面（位置：杆底下方 1mm 处）初始速度加载选中泰勒杆→ Initial Conditions → VelocityY方向 -200 m/s（负号表示向下撞击）✅ Step 5：求解器关键设置（防发散！） ! 在Analysis Settings插入命令流 edcs m,add,matid ! 激活材料损伤模型 time,5e-5 ! 计算时长50μs（足够变形完成） edopt,add,bin,both ! 输出LS-DYNA结果文件 edenergy,1,1,1,1 ! 启用能量监控 📊 三、后处理技巧（超直观动画！）✅ Step 6：变形过程可视化动态变形图右键 Solution → Insert → Deformation → Directional播放速度调 0.1x（慢放看蘑菇云形成🍄）应力波传播添加 Stress → Equivalent (von-Mises)设置 Contour Bands → S mooth Gradient（红→蓝表示高压到低压）✅ Step 7：定量数据分析杆长缩短率取撞击后 30μs 时刻 → 测量杆顶端Y坐标标准值原始32.4mm → 变形后约22mm（缩短32%) 塑性应变分布 ! 插入User Defined Result PLNSOL,EPPL,EQV,2 ! 显示等效塑性应变云图 💡 效果对比理想结果失败案例撞击端形成对称蘑菇头杆体扭曲不对称（网格不均❌）应力波沿轴线传播（条纹清晰）应力紊乱（材料模型错误❌） ⚠ ️ 血泪避坑指南报错“单元畸变”→ 检查 Step 5的edcs m命令是否激活损伤模型蘑菇头形状异常→ 确认材料参数单位统一为Pa/kg/m³（勿混用MPa/g/mm³！）计算中途停止→ 调小 Initial Time Step（默认值×0.1）📸 作业提交模板 💥 我的泰勒杆缩短率：___% 🍄 变形云图： 🎯 应力波传播动画：来源：Ansys 实战训练