ANSYS中转动模拟

摘要 ANSYS是一款非常强大的有限元分析软件，我们常用来对一些机械部件结构进行分析，但是对于一些含转动绞的机构，却有一些不便之处，本文主要讨论利用combin7单元来模拟转动效果。

关键字 ANSYS 转动 combin7单元

ANSYS是目前比较流行的一款有限元分析软件，我们利用不同的单元和材料属性的配合可以处理我们工程实验中的大部分问题，在分析一些具有转动绞的机构的时候，为了能够跟实际更加接近，我们要模拟出转动效果，在本文中，主要应用combin7单元来实现这一效果。

1、combin7单元简介

该单元的几何形状、节点位置和坐标系示于图1.1中。单元由空间5个节点来定义，分别为激活节点（I，J），定义初始旋转轴节点K，以及控制节点L，M。 激活节点应该重合，且用来模拟连接杆A和杆B的实际销钉。 连接杆是一个独立的单元或是多个单元的组合。如果节点K没有定义，初始旋转轴为整体坐标中的Z轴方向。

在下面的实验中，我们会在需要建立旋转点的位置创建2个激活节点，并让相应的节点分别与之耦合，然后在旋转轴方向创建旋转轴节点，生成combin7单元，这样来完成转动绞的模拟。

2、转动效果的实现

2.1、二维转动效果的实现

在二维的模拟中，我们利用了梁单元来模拟连杆，具体实现步骤如下：

（1）建模，直接建立关键点，其坐标分别为（0，0），（100，0），（110，0），（210，0）通过关键点形成直线，在建模过程中，我们为了方便观看，我们把相连的两条之间之间空不一段，因为后面我们会耦合节点之间的自由度，所以这个空缺不会影响实验结果。

（2）分网，我们把每一段直线分为10段，之后在（105，0，0）处建立两个重合的节点，分别为节点L和M，在（105，0，10）处建立一个用于旋转轴的节点K。

（3）我们耦合第一段直线分网后的最后一个节点和节点L的所有自由度，耦合第二段直线的第一个节点和节点M的所有自由度，然后选取节点L、M和K建立一个combin7单元。

（4）建立好模型之后我们对两端节点加好约束，对第一段直线的最后一个节点加一个Y方向的力，变形如下：

2.2 三维转动效果的实现

在ANSYS中建立好实体模型，采用实体单元，分网后，把与combin7激活节点所在平面的节点与激活点进行耦合，一共做两次，效果类似于门的转销。具体实现步骤如下：

（1）直接在ANSYS的建模平台建立下面的模型，与二维转动一样，我们为了更直观的表现转动效果，而且会在后面进行节点的耦合，建模时我们把两部分分开。建模完成后分网，效果如下图：

（2）我们在转轴上下面中心设立combin7激活节点，然后把所对应的外部轮廓上的节点与之耦合，效果如下图：

（3）我们在左侧杆上施加一个向下的力，求解后的变形图如下：

3、总结

从上面的实验可以看到，在ANSYS中，combin7单元能很好的模拟转动效果。在处理包含绞，转轴等结构的时候，都可以用此方法来实现，通过设定combin7单元的实常数可以使我们的分析更接近实际情况，更有说服力。