ANSYS Workbench多体动力学实例——万向节

最近研究的是运动仿真，因此使用了多体动力学来仿真，从总模型中拆下来一个万向节，对其施加运动副，本文主要研究的方向有：①万向节的运动副如何建立②从多体动力学中导出MotionLoad.txt文档导入静力学进行力学仿真。

推荐当运动副很多的时候，最高的效率就是现在刚体动力学中计算，因为刚体不需要划分真正的网格，所以对于很多运动副的结构基本2-3s能出结果，这就免去了很大的计算量，可以不停的计算与修正，确保运动副正确添加。

1.导入万向节模型

注意：这块的simplify Geometry与simplify Topolopy都需要改为Yes，否则当有圆柱或者孔的模型导入后，会将一个完整的圆柱面分割成两部分，不便于载荷的添加。

2.添加万向节运动副

注意：万向节的自由度有Z与X的旋转，参考面为红色，移动面为蓝色，X轴需要设置为穿过选取的孔（红色轴穿过红色孔），Z轴同样穿过选择的孔（蓝色轴穿过蓝色孔），由于此模型本身为斜的万向节，因此读者可能误认为蓝色轴并未穿过蓝色孔，可以思考将万向节扳正后，蓝色轴依然是穿过蓝色孔的。

3.添加旋转副

注意：在此模型中，添加2个旋转副，并设置为Body-ground类型，代表着两个万向节零件可以自转，来约束它的自由度，读者也可以只施加1个旋转副对比一下，就可以明白为什么要添加2个旋转副（也可以使用其他类型的运动副），有些读者在此模型中只添加一个万向节副，然后插入Joint Load后并无法设置参数，这是因为万向节副只是定义连接关系，并不代表可以直接驱动，当添加完运动副，可以查看自由度数量。

注意：ANSYS与机械原理的自由度计算方法似乎不一致，按理说本案例是2个旋转自由度，不知为何显示为-2个自由度。

网格点击直接生成即可，因为刚体动力学不需要设置真正的网格。

4.加载Joint驱动

注意：在刚体动力学中，对于分析设置，可以采用默认状态，默认的步长可以适应很多分析。

5.求解后，查看后处理

注意：刚体动力学中，输入的可以是力和位移，加速度等载荷，输出的是位移、速度、加速度等结果。

当需要查看运动仿真的时候的应力、应变等结果就需要将刚体动力学的载荷等效变换到静力学中查看，步骤如下：

6.在刚体动力学中插入位移载荷，并右击，找到导出运动载荷选项

注意：将运动载荷保存到你指定的位置，导出的文件为txt的格式。

7.复制一个刚体动力学

8.将复制的刚体动力学（项目C）单击小三角，替换为静力学

9.替换完成，打开静力学

10.将需要查看应力的零件改为柔性体，然后将其他零件抑制

11.定义合适的网格

注意：考虑到计算机性能，因此笔者没有再次加密网格，在实际计算中，需要验证网格无关解。

12.删除之前的所有载荷

13.插入Motion Load

14.找到之前从刚体动力学导出的txt文件，打开

15.自动替换为静力学载荷

16.分析设置

注意：需要将惯性释放设置为On，合理设置子步，如果存在刚体位移的话，将弱弹簧打开或者改为系统默认，笔者设置为off，并没有影响求解，大变形必须设置关闭。

17.后处理结果

刚体动力学Gif：