基于ANSYS WORKBENCH的装配体分析.doc

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1、基于ANSYS WORKBENCH的装配体分析近半年以来，我一直忙于ADAMS书籍的撰写工作，其中也做了一些ADAMS相关的研究。而与此同时，博客上很多朋友的提问却集中在ANSYS上面，有些问题我一看就可以解决的，会当时回复。而有些问题觉得还需要考虑一下的，就让研究生来帮助我解决。在解决这些问题的过程中，我越来越感觉到，大量的问题，集中在基于ANSYSWORKBENCH的装配体分析上。实际上，我也一直在持续关注这方面的研究进展，而且也准备着在这个方向能尽自己的微薄之力。尽管现在还没有时间去做这件事情，但

2、是我仍旧愿意就这个方向谈谈我的一些初步想法。我们知道，在我国，真正使用有限元软件做仿真，其历史并不长久，也就是近二十多年的事情。最初我们使用ALGOR，接着使用NASTRAN，而ANSYS则是近些年在高校用得相对较多。记得十几年前我读博士时，搜索ANSYS相关的书籍，那个时候种类很少，而且都是经典界面下的。到2008年左右，当我再看ANSYS相关的书籍时，就已经出现了类似现在WORKBENCH的书籍，但是这些书籍很少真正去写WORKBENCH，而只是虚晃一枪，其主要精力仍旧集中在ANSYS经典界面的操作

3、上。到今天，在机械工程领域，越来越多的场合需要使用有限元软件来计算强度，刚度问题，而且我们发现，所出现的问题，绝大部分属于装配体的分析。但是如果我们在市面上寻找WOKRBNCH做装配体分析的书籍，我们恐怕会大失所望。专门谈装配体分析的书籍相当少。这两年，关于WOKRBNCH的书倒是有了一些，但是大多倾向于把传统经典界面的一套直接移植过来，就是用WOKRBNCH来分析经典界面中做了一些例题，而对于我们实践中急需的装配体分析的专门技术，却很少涉及。实际上，别说书籍，就连学术文献，如果我们到数据库中去搜索装配

4、体分析方面的学术文献的话，我们也会无功而返。于是出现了这样的现实，一方面，在工程实践中大量的装配体需要仿真，从而大量的CAE工程师急需理论指导；而另一方面，在学术界对于装配体分析方面的研究，文章和书籍却很少，这不能不让人感到困惑。在这里，笔者打算抛砖引玉，先抛出一些装配体研究的基本问题，以后，请感兴趣的朋友加以研究。在ADAMS的书写完以后，笔者也会把精力转移到此方向上来。装配体的仿真所面临的问题包括：（1）模型的简化。这一步包含的问题最多。实际的装配体少的有十几个零件，多的有上百个零件。这些零件有的很

5、大，如车门板；有的体积很小，如圆柱销；有的很细长，如密封条；有的很薄且形状极不规则，如车身；有的上面钻满了孔，如连接板；有的上面有很多小突起，如玩具的外壳。在对一个装配体进行分析时，所有的零件都应该包含进来吗？或者我们只分析某几个零件？对于每个零件，我们可以简化吗？如果可以简化，该如何简化？可以删除一些小倒角吗？如果删除了，是否会出现应力集中？是否可以删除小孔，如果删除，是否会刚好使得应力最大的地方被忽略？我们可以用中面来表达板件吗？如果可以，那么，各个中面之间如何连接？在一个杆件板件混合的装配体中，我

6、们可以对杆件进行抽象吗？或者只是用实体模型？如果我们做了简化，那么这种简化对于结果造成了多大的影响，我们可以得到一个大致的误差范围吗？所有这些问题，都需要我们仔细考虑。（2）零件之间的联接。装配体的一个主要特征，就是零件多，而在零件之间发生了关系。我们知道，如果零件之间不能发生相对运动，则直接可以使用绑定的方式来设置接触。如果零件之间可以发生相对运动，则至少可以有两种选择，或者我们用运动副来建模，或者，使用接触来建模。如果使用了运动副，那么这种建模方式对于零件的强度分析会造成多大的影响？在运动副的附近，

7、我们所计算的应力其精确度大概有多少？什么时候需要使用接触呢？又应该使用哪一种接触形式呢？（3）材料属性的考虑。在一个复杂的装配体中所有的零件，其材料属性多种多样。我们在初次分析的时候，可以只考虑其线弹性属性。但是对于高温，重载，高速情况下，材料的属性不再局限于线弹性属性。此时我们恐怕需要了解其中的每一种材料，它是超弹性的吗？是哪一种超弹性的？它发生了塑性变形吗？该使用哪一种塑性模型？它是粘性的吗？它是脆性的吗？它的属性随着温度而改变吗？它发生了蠕变吗？是否存在应力钢化问题？如此众多的零件，对于每一个零件

8、，我们都需要考察其各种各样的力学属性，这真是一个丰富多彩的问题。（4）有限元网格的划分。我们知道，通过WORKBENCH，我们只需要按一个按钮，就可以得到一个粗糙的网格模型。但是如果从HYPERMESH的角度来看，ANSYS自动划分的网格，很多都是不合理的，质量较差而不能使用。那么对于装配体中的每个零件，我们该如何划分网格？对于每一个零件，我们是否要对之进行切割形成规则的几何体后，然后尽量使用六面体网格？如果我们这样做的话，那么单单划分网格