用ANSYS进行四连杆机构的有限元分析.doc

用ANSYS进行四连杆机构的有限元分析作者：谭辉日期：08年3月6日分析目的1、 利用ANSYS对典型的四连杆机构进行分析，主要包含各点的轨迹分析，例如X和Y方向的位移等。2、 为五连杆和六连杆机构的分析提供可行的分析方法以及原型代码。问题简述分析主动杆1绕节点1旋转一周时节点4的运动轨迹，杆2和杆3为从动杆，具体问题见下图：分析思路1、 根据分析目的，在ANSYS选用link1单元进行单元建模，主要考虑是link1单元具有X和Y方向的自由度，可以获得各个节点的位移轨迹。之后可以用梁单元等实现更高级的分析目的，例如获得杆上的力，位移，加速度等相关信息。2、 该模型结构简单，可以利用直接建模方法进行有限元系统建模，主要命令：N，E。3、 利用自由度耦合对重合节点进行建模，例如节点2和节点3、节点4和节点5进行建模，主要命令：cpintf，利用该命令可以一次性将重合节点生成自由度耦合。4、 利用表数组对于杆1（主动杆）的节点2进行瞬态边界条件的载荷施加，分析类型为瞬态分析，主要命令：*dim，d等。5、 生成节点位移的对应变量，从而获得节点4的随时间的位移曲线，主要命令：nsol，plvar等。命令流如下行号命令符号注释1finish！结束上一次的分析2/clear,start！清除数据库，并读取启动配置文件3！4/color,pbak,on,1,5！设置图形显示的背景颜色5！6/units,si！设置单位制：国际单位制7*afun,deg！设置三角函数运算采用度为单位8！9/prep7！进入前处理模块10et,1,link1！设置单元类型：link111mp,ex,1,2.07e11！设置材料的弹性模量12r,1,1！设置单元的实常数，面积为113n,1,0,0,0！在（0，0，0）处建立节点114n,2,3,0,0！在（3，0，0）处建立节点215n,3,3,0,0！在（3，0，0）处建立节点3，和节点2重合16n,4,8,7,0！在（8，7，0）处建立节点417n,5,8,7,0！在（8，7，0）处建立节点4，和节点4重合18n,6,10,0,0！在（10，0，0）处建立节点619e,1,2！建立单元1（连接节点1和2）20e,3,4！建立单元2（连接节点3和4）21e,5,6！建立单元3（连接节点5和6）22！23cpintf,all,1e-3！对于重合节点一次性的建立耦合自由度，容差1e324！25/pnum,node,1！显示节点编号26/pnum,elem,1！显示单元编号27eplot！显示单元28finish！退出前处理模块29！30/solu！进入求解模块31antype,trans！设置分析类型为瞬态分析32time,1！设置分析结束时间为133deltim,0.01！设置时间步长为0.0134timint,on,all！打开时间积分35！36*dim,node_2_ux,table,100,1,1！设置节点2的X方向的时间位移的表数据：node_2_ux37*dim,node_2_uy,table,100,1,1！设置节点2的Y方向的时间位移的表数据：node_2_uy38*do,i,1,100,1！进入表数据赋值循环39 node_2_ux(i,0,1)=0.01*i！设定节点2的X方向位移的时间序列：0.01，0.02，0.03 40node_2_ux(i,1,1)=distnd(1,2)*cos(3.6*i)-distnd(1,2)！设定节点2的X方向的位移序列41 node_2_uy(i,0,1)=0.01*i！设定节点2的Y方向位移的时间序列：0.01，0.02，0.03 42 node_2_uy(i,1,1)=distnd(1,2)*sin(3.6*i)！设定节点2的Y方向的位移序列43*enddo！结束循环44！45d,1,all,0！设定节点1的所有自由度为046d,6,all,0！设定节点6的所有自由度为047！48d,2,ux,%node_2_ux%！将节点2的X方向的位移赋值为表数组：node_2_ux49d,2,uy,%node_2_uy%！将节点2的Y方向的位移赋值为表数组：node_2_uy50！51alls！选择所有的对象52outres,all,all！计算并输出所有的数据53solve！执行求解54finish！退出求解模块55！56/post26！进入时间序列后处理模块57nsol,2,3,u,x！将节点3的X方向的位移设置为2变量58nsol,3,3,u,y！将节点3的Y方向的位移设置为3变量59nsol,4,4,u,x！将节点4的X方向的位移设置为4变量60nsol,5,4,u,y！将节点4的Y方向的位移设置为5变量61plvar,2,3,4,5！打印2、3、4和5变量随时间的变化曲线62/image,save,trans_curve,jpg！保存当前的曲线图形到文件：trans_curve.jpg，方便用户看图63finish！退出时间序列后处理模块64！65/post1！进入通用后处理模块66/dscale,1,1！设置模型变形的显示比例为167pldisp,2！显示变形状态68finish！退出通用后处理模块69！70/exit,save！退出并保存数据库几点思考1、 为什么最终显示的变形和原来的图形完全重合了？答：因为杆1旋转了360度，在最后的载荷步计算完成和就和原来最初的模型重合了，但是可以用antime命令显示动画，就可以看出运动的效果。2、 为什么要设定求解时间步长，他和表数组的长度有没有关系？答：有关系，设定合理的求解时间步长，对于瞬态分析求解十分必要，与其对应的表数组长度应为：求解时间/时间步长，这样才能将时间步长和表数组的时间序列一一对应，因此不建议采用自动时间步长（autots）。3、 上述程序是如何实现在时间为1时旋转360度的？答：利用在cos和sin函数中在循环变量前乘系数的方式实现的，系数旋转度数/表数组的长度；如果