车辆动力学分析：ANSYSWorkbench平台瞬态分析

本例中将在悬臂梁的自由端施加一个沿垂直方向的冲击载荷，观察载荷施加位置的响应情况。因为理想冲击载荷激发结构所有振荡模态，所以悬臂梁的响应中必然包含所有的振荡频率。然而不可能通过数值的方式产生一个如此理想的冲击载荷，这里只能在一个很短的时间dt内的产生一个脉冲载荷来模拟理想冲击载荷，如图8-3所示。

图8-3 瞬态载荷

1.建立瞬态动力学分析项目

启动ANSYS Workbench，打开随书文件中的transient example.wbpj，将工具箱ToolBox中的Transient Structural（ANSYS）拖拉到谐响应分析流程图上，由于这里要用到谐响应分析的有限元网格划分结果，在拖拉过程中红色网格要覆盖到A4—Model，如图8-4所示。

最后建立的基于模态分析的瞬态动力学分析流程如图8-5所示。

图8-4 建立瞬态动力学分析流程

图8-5 基于模态分析的瞬态动力学分析流程

2.有限元模型的修改

在模态分析过程中施加的载荷与约束在瞬态动力学分析中无效，按照题目要求，需要在悬臂梁的端部施加集中载荷，在左侧端点施加全约束。

用鼠标双击B5—Setup，启动ANSYS Workbench Mechanical，如图8-6所示。

用鼠标左键单击模型树Outline中的Transient（B5），单击鼠标右键，在弹出菜单选择Force，用鼠标左键单击工具栏中的选择过滤工具，然后用鼠标左键单击选择悬臂梁右侧的端点，之后在细节窗口单击Geometry右侧的Apply按钮。接下来对力的方向进行定义。用鼠标左键单击选择细节窗口Definition下的Define by，单击右侧下拉菜单按钮，在弹出菜单选择Components，定义YComponents为-100，然后回车确认。载荷设置完毕，细节窗口如图8-7所示。

用鼠标右键单击模型树中的中Transient（B5），在弹出菜单选择Insert﹥Fixed Support，单击工具栏上的拾取工具按钮，选择梁的左侧端点，最后单击细节窗口中的Apply按钮，如图8-8所示。

图8-6 启动ANSYS Workbench Mechanical

图8-7 载荷定义细节窗口设置

图8-8 定义约束

3.定义求解参数

用鼠标左键单击模型树Outline中Transient（B5）下的Analysis Settings，在细节窗口进行第一个载荷步设置，如图8-9所示。

图8-9 定义第一个载荷步

在细节窗口进行第二个载荷步设置，如图8-10所示。

图8-10 定义第二个载荷步

在细节窗口进行第三个载荷步设置，如图8-11所示。(www.xing528.com)

用鼠标左键单击模型树中的Force，在数据栏中定义载荷时间历程，如图8-12所示。

4.定义分析结果

用鼠标右键单击模型树中的Solution（B6），在弹出菜单选择Insert﹥Deformation﹥Total。

5.求解

用鼠标右键单击模型树中的Solution（B6），在弹出菜单选择Solve，进行求解。

6.查看分析结果

用鼠标左键单击模型树中的Total Deformation，瞬态动力学分析结果如图8-13所示。

单击动画播放按钮，可以查看动画结果。

图8-11 定义第三个载荷步

图8-12 载荷时间历程定义

图8-13 瞬态动力学分析结果

7.重新分析

（1）阻尼响应分析

上述悬臂梁瞬态动力学分析过程中没有涉及结构的阻尼。阻尼需要在Analysis Setting中定义。

（2）设置阻尼参数

用鼠标左键单击模型树中的Analysis Setting，在细节栏设定Beta阻尼系数为0.01，如图8-14所示。

图8-14 定义阻尼系数

（3）求解

用鼠标右键单击模型树中的Solution（B6），在弹出菜单选择Solve，重新进行求解。

（4）查看分析结果

用鼠标左键单击模型树中的Total Deformation，在细节栏进行分析结果设置，如图8-15所示。

图8-15 定义变形结果显示方向为Y轴

瞬态动力学分析结果如图8-16所示。