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ANSYS 动力分析 (11) - 瞬态动力分析 (3) - 实例 1,2  

2010-09-20 06:30:28|  分类: ANSYS 动力分析 |  标签: |举报 |字号 订阅

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瞬态动力分析 (3) - 实例 1: 弹跳块

    说明:
?    一个  6 x 6 x 1  in  的长方体,从 100 in  的高度落到一个 100 in  长的梁上。分析该块体下落和从梁上弹跳过程的运动曲线。假设间隙刚度为 2000  lb/in。梁的两端弯曲固定,载荷仅为重力:386 in/sec2。梁和块体由相同材料制成:
        弹性模量 = 1,000,000 psi
        密度 = 0.001 lbf-sec2/in4
        泊松比 = 0.3
 
    操作过程:
    1. 清除数据库并读入文件 bounce.inp 以创建模型。
                             ANSYS 动力分析 (11) - 瞬态动力分析 (3) - 实例 1,实例 2 - htbbzzg - htbbzzg的博客
 
    由于 ANSYS 版本不同,有时在读入文件 bounce.inp 后会出现错误信息,提示接触的设置有问题,因而需要重新设置接触。
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    调用 Contact Wizard 设置接触。
               ANSYS 动力分析 (11) - 瞬态动力分析 (3) - 实例 1,实例 2 - htbbzzg - htbbzzg的博客
 
 
    选择目标节点组 (矩形块的 4 个节点),点击 Next:
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    选择接触面节点组 (所有梁节点),点击 Next:
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    设置摩擦系数 0.1,点击 Optional Settings…。
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    在接触属性对话框中,设置 “Normal Penalty Stiffness” 为 0.1,然后点击 OK。
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    回到 Contact Wizard,点击 Create 创建接触对:
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    关闭下一个提示框,显示所定义的接触对:
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    关闭 Contact Wizard 对话框:
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2.  进入 /Solu 模块,定义瞬态分析  (选择 full 方法)
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3.    固定梁两端的所有自由度。
               ANSYS 动力分析 (11) - 瞬态动力分析 (3) - 实例 1,实例 2 - htbbzzg - htbbzzg的博客
  
4.  使用 APDL 计算积分时间步 (ITS):
    kgap = 2000                        - 间隙刚度
    mgap = 6*6*0.001 = 0.036   - 块质量
    pi = acos(-1)
    fgap = sqrt(kgap/mgap)/(2*pi)     - 间隙频率
    its = 1/(fgap*30)                 - 积分时间步
    在命令窗口逐个输入上述命令,定义各参数,最终得到各参数为:
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5.    使用两个载荷步求解:
?    (1)  载荷步  1 (求非零初始加速度)
      - 约束块上所有节点的所有自由度;
      - 施加重力加速度 386 in/sec2
              ANSYS 动力分析 (11) - 瞬态动力分析 (3) - 实例 1,实例 2 - htbbzzg - htbbzzg的博客
  
    在 Solution Control 菜单中:
      - 设置分析为 large displacement transient
      - 设置 time=0.001;分为两个子步;
      - 要求输出所有子步的所有结果到结果文件中;
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      - 关闭 time integration effects (对各载荷步进行准静态求解)
      - 设置 beta 阻尼系数 .0003183
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     Advanced NL 中设置 Termination Criteria Terminate but Do Not Exit
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    这一设置,在分析不收敛时,只停止分析,不退出 ANSYS;否则,计算不收敛时会直接退出 ANSYS,使用户不知道究竟发生了什么问题。
 
    然后求解:  Solve - Current LS
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    (2) 载荷步 2 ( 瞬态分析):
    返回 solution control 菜单并设置:
      - Time = 1.5
      - 打开 Automatic time stepping,设置:starting ITS = 0.02, minimum ITS = its ( 4 步定义的标量) 以及 maximum ITS = 0.02
   
             ANSYS 动力分析 (11) - 瞬态动力分析 (3) - 实例 1,实例 2 - htbbzzg - htbbzzg的博客
 
 
       - 打开 time integration effects ,进行瞬态求解;
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       - 释放长方体 删除对长方体自由度的约束。
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      - 求解 – SOLVE -> Current LS
             ANSYS 动力分析 (11) - 瞬态动力分析 (3) - 实例 1,实例 2 - htbbzzg - htbbzzg的博客
  
6.  查看结果:转到  TimeHist PostPre
    绘制梁中点 (节点 6) 和长方体的 Uy 位移随实际变化曲线。
    绘制一个约束点的反力 FY 随时间变化曲线。
             ANSYS 动力分析 (11) - 瞬态动力分析 (3) - 实例 1,实例 2 - htbbzzg - htbbzzg的博客
 
    绘制结果的动画。注意:为存储动画所需的所有图帧,可能需要减小图形查看的尺寸。
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 7.    不要退出 ANSYS
    后面将使用这一例题进行重启动操作。
 
 
二、  实例 2 -  弹跳块:重启动一个瞬态分析例题
    说明:
?    继续前一例题的弹跳块分析。上次分析停止于 time = 1.5。在这一练习中,我们将继续分析弹跳块的运动直到 Time = 3.0。
?    需要前一例题产生的重启动文件 (.r001 /.ldhi /.rdb )。
?
    也需要前一例题的结果文件。ANSYS 将把新的结果附加到该 RST 文件中,作为第 3 个载荷步。
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    操作指南:
    1.  从上一个例题继续进行 ANSYS 分析。
    2.  Solution > Analysis > Restart
   这将调出一个列表窗口,显示可用的重启动文件的列表。从这一列表中选择载荷步和子步号。
    3.  在 Solution Control 菜单中修改 TIME 为 3.0。
    4.  Solve。
 
    查看结果
    在 Time History postprocessor 中绘制弹跳块上节点 21 和梁上节点 6 的位移 UY 曲线图,以及梁端节点 1 的反力 Fy 曲线图:
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?    在 general postprocessor 中,再次显示弹跳块运动的动画。
       - 显示全部时间的动画。
    注意:存储动画所需的所有图帧,可能需要减小图形窗口的尺寸。
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附录: 数据文件 bouncing.inp
! Bouncing block problem for Dynamics Seminar
!
finish
/clear
/filname,bounce
/udoc,1,date,off
complete=0            !  如果将此句改为 complete = 1,将会执行完整的分析,否则只是生成模型
animate=1

*if,complete,eq,1,then
  !/show,bounce,grph
*endif
/title,BOUNCING BLOCK
/prep7
! Element types
et,1,beam3
et,2,plane42,,,3       ! Plane stress with thickness
et,3,contac48
keyopt,3,7,1           ! Reasonable contact time prediction
! Real constants
r,1,0.5,0.0521,0.5     ! Area, mom of inertia, height of beam
r,2,1                  ! Thickness of plane42 element
r,3,2000               ! Normal contact stiffness
! Material properties
mp,ex,1,1e6
mp,dens,1,0.001
mp,prxy,1,0.3
! Beam
type,1
real,1
n,1
n,11,100
fill
e,1,2
egen,10,1,1
! Block
type,2
real,2
n,21,56,100
n,22,62,100
n,23,62,106
n,24,56,106
e,21,22,23,24
/eshape,1
eplot
! Contact surfaces
type,3
real,3
nsel,s,node,,3,10      ! Target nodes
cm,n_targ,node
nsel,s,node,,21,24     ! Contactor nodes
cm,n_cont,node
nsel,all
gcgen,n_cont,n_targ
save
! Analysis type and options
*if,complete,eq,1,then
  /solu
  !solcontrol,on,on
  antype,trans
  trnopt,full
  !lumpm,on
  nlgeom,on
  betad,0.0003183
  ! Constraints
  d,1,all              ! Fix end nodes of beam in all DOFs
  d,11,all
  ! Initial conditions (hold block, apply gravity)
  time,0.001             ! Small time interval
  nsubst,2               ! Two substeps to get initial acceleration
  kbc,1                  ! Stepped BC
  timint,off             ! Transient effects off (static solution)
  cmsel,,n_cont
  d,all,all              ! Hold block for first load step
  nsel,all
  acel,,386              ! Gravity
  solve
  ! Transient load step (release block)
  time,1.5                ! Ending time
  !time,3                 ! Ending time
  kgap=2000
  mgap=6*6*0.001
  pi=acos(-1)
  fgap=sqrt(kgap/mgap)/(2*pi)
  its=1/(fgap*30)
  deltim,0.02,its,0.02    ! Initial, minimum, and maximum ITS
  !deltim,0.02,0.001,0.02 ! Initial, minimum, and maximum ITS
  autots,on               ! Automatic time stepping
  timint,on               ! Transient effects on
  cmsel,,n_cont
  ddele,all,all           ! Release the block
  nsel,all
  outres,all,all          ! Output controls
  solve
  finish
  ! Postprocessing
  /post26
  nsol,2,6,u,y,mid_beam
  nsol,3,21,u,y,block
  rforce,4,1,f,y,fy_left
  /AXLAB,X,
  /AXLAB,Y,
  /GTHK,AXIS,2
  /GRTYP,0
  /GROPT,ASCAL,ON
  /GROPT,LOGX,OFF
  /GROPT,LOGY,OFF
  /GROPT,AXDV,1
  /GROPT,AXNM,ON
  /GROPT,AXNSC,1,
  /GROPT,DIG1,4,
  /GROPT,DIG2,3,
  /GROPT,XAXO,0,
  /GROPT,YAXO,0,
  /GROPT,DIVX,16
  /GROPT,DIVY,12
  /GROPT,REVX,0
  /GROPT,REVY,0
  /GROPT,LTYP,0
  !*
  /GTHK,CURVE,1  
  /GROPT,FILL,OFF
  /GROPT,CURL,1  
  /GCOLUMN,1,
  /GMARKER,1,0,1,
  /COLOR,GRBAK,BLAC  
  /COLOR,GRID,DGRA
  /COLOR,AXLAB,WHIT  
  /COLOR,AXES,WHIT
  /COLOR,AXNU,WHIT
  /COLOR,CURVE,CYAN,1
  /COLOR,CURVE,BMAG,2
  /COLOR,CURVE,RED,3 
  /COLOR,CURVE,CBLU,4
  /COLOR,CURVE,MRED,5
  /COLOR,CURVE,GREE,6
  !*
  /XRANGE,0,1.6  
  /YRANGE,-110,10,1
  plvar,2,3

  /XRANGE,0,1.6  
  /YRANGE,-150,450,1 
  plvar,4
  finish
  *if,animate,eq,1,then
    /post1
    /focus,,50,50
    /dist,,70
    /dsca,,1
    /eshape,0
    inres,nsol
    set,first
    pldisp
    /noerase
    *do,t,0.001,1.5,3/50
     set,near,,,,t
     pldisp
    *enddo
    /erase
    finish
  *endif   ! if animate=1
*endif   ! if complete=1
!
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