基于Ansys WB平台摇臂机构仿真

    作者：圆周率

    近日在Ansys WB群内有网友晒出一张gif动态图，该图为一个摇臂机构的运动图（见图1），从图中笔者判断该机构运动是采用ansys经典界面内MPC184单元控制其运动（此时心中不由佩服作者聪聪使用ansys经典界面的能力，原文点击https://mp.weixin.qq.com/s/qdMjw3zBKpdFvpHRlZmX2Q）。许久以前笔者曾经使用过经典界面的MPC184单元，该单元运动类型有很多，旋转、平动等等各类机构运动形式都可以在单元内选择。

图1 摇臂机构运动图（摘自网友“聪聪”文章内的截图）

    应其他网友的好奇心，询问WB平台是否具有对摇臂机构仿真的能力，故笔者通过此文讲述一下如何通过WB平台对此机构的仿真。

    首先从建模开始，笔者采用WB的DesignModeler对本机构建模（如图2），

图2 建模图

     在XY平面建立三个草图（如图3），分别为十字支架，摇臂OC,摇臂BC及CA（注意：摇臂BC和CA不能为一条直线，必须分成两段，分别为BC及CA，主要是考虑到OC与ACB的连接，后续mechanical环境设置时C点需要设置旋转副）。

图3

   下面开始在DesignModeler内概念建模，点击concept—Lines from Sketches,分别基于刚刚绘制的三个草图建立Line1、Line2及Line3（注意：建立Line2和Line3时，其Detail View内的operation必须设置成Add frozen，读者知道这是为什么吗？如图4及图5）。

图4

图5

    现在开始建立此机构的梁截面，点击concept—cross section—circular，笔者统一使用一个圆截面作为十字支架及两个摇臂的梁截面，圆半径各位网友可以根据自己模型的相对大小定制，如图5。

图6

    最后为三个Line body设置刚刚生成的圆截面。如图7

图7

    关闭DesignModeler，拖入Transiant structure至A2 geometry，双击B3 Model进入mechanical环境。如图8

图8

    因为本案例并不关心梁单元的应力状态，故将三根梁均设置成刚体。如图9

图9 设置梁为刚体

    接下来开始设置本案例的重点——运动副。本例中需要对O、A、B、C 4个点分别设置运动副。

    首先对B点设置运动副，插入joint，并将connection type设置成BODY-BODY,Refence内选择十字支架竖向的两根线，Mobile内选择B点。因为B点需要绕其局部坐标系Y轴转动，并且沿着Z轴平动，故将绕Y轴的转动及沿Z轴的平动释放，如图10。

图10  B点运动副设置详图

  其余运动副的设置如下（假定其余点的joint局部坐标系与B点相同）：

  A点：connection type为body—body，释放绕Y轴的转动及沿X轴的平动；

  C点：connection type为body—body，释放绕Y轴的转动；

  O点：connection type为body—ground，释放绕Y轴的转动；

  通过joint内fixed固定十字支架十字交线处的点。

  添加O点处joint动力，动力源为0~360度旋转一周，如图11.

  

图11

设置Analysis settings，如图12.

图12

    全部设置成功，开始计算，计算结果如图13.

图13

   至此本文结束，如有其它不明之处可向笔者询问。