【導讀】師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過的材料。均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文。不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。同意學校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學可以將本學位。印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規(guī)定處理。程序清單等），文科類論文正文字數(shù)不少于萬字。有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標準規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程

　　

【正文】 ： 【 M】 =質(zhì)量矩陣 【 C】 =阻尼矩陣 【 K】 =剛度矩陣 {U。 }=節(jié)點加速度向量 {U。 }=節(jié)點速度向量 {U}=節(jié)點位移向量 在任意給定的時間 t, 這些方程可看作是一系列考慮了慣性力 （【 M】 {U..}） 和阻尼力 (【 C】 {U})的靜力學平衡方程。 ANSYS 程序使用 New mark 時間積分方法在離散 的時間點上求解這些方程。兩個連續(xù)時間點間的時間增量稱為積分時間步長 （ integration time step） 。 20 瞬態(tài)動力學分析步驟 與其他 分析類型一樣，瞬態(tài)動力學分析也包括建模、施加載荷和求解、查看結(jié)果等幾個步驟 。 （ 1） 建模 瞬態(tài)動力學分析的建模過程與其他分析相試，包括定義單元類型、定義單元實常數(shù)、定義材料特性、建立幾何模型和劃分網(wǎng)絡(luò)等。但需要注意的是：必須定義材料的彈性模量和密度。 （ 2） 施加載荷和求解 瞬態(tài)動力學可以施加隨時間變化的載荷。要指定這些載荷，需要把載荷對時間的關(guān)系曲線劃分成 適當?shù)妮d荷步。在載荷 時間曲線上每個拐角都應(yīng)作為一個載荷步，載荷 時間曲線上每個拐角都應(yīng)作為一個載荷步， 如圖9 所示 圖 3如風達人 圖 9 載荷 時間曲線 21 施加瞬態(tài)載荷的第一步通常是建立初始條件，即零時刻的初始位移和初始速度。如果沒有設(shè)置，兩者都將被視為 ，指定后續(xù)的載荷步和載荷步選項。即指定每一個載荷步的時間值、載荷值、是階躍載荷還是坡度載荷及其他載荷步選項。最后，將每一個載荷步寫入文件并一次性求解所有載荷步。 ANSYS 可以施加的瞬態(tài)載荷有階躍載荷和坡度載荷兩種 ，如圖一所示，由 KBC 命令設(shè)置。 具體加載和求解過程如下： 指定分析類型： Main Menu→ Solution→ Analysis Type→ New Analysis,選擇 Transient. 指定分析選項： Main Menu→ Solution→ Analysis Type→ Analysis Options,選擇求解方法。 定義主自由度：僅縮減法使用。 施加約束： Main Menu→ Solution→ Define Loads→ Apply→ structural→ Displacement. 施加載荷： Main Menu→ Solution→ Define Loads→ Apply→ structural 設(shè) 定 載荷 步 選項 ： Main Menu → Solution → Load Step Opts →Time/Frequenc→ Time→ Time step. 寫載荷步文件： Main Menu→ Solution→ Load Step Opts→ Write LS File. 重復以上過程，設(shè)置下一個載荷步。 求解： Main Menu→ Solution→ Solve→ From LS Files. (3) 查看結(jié)果與諧響應(yīng)分析類似 。 22 問題的描述及解析解 如圖 10所示為一對心直動尖頂從動件盤型凸輪機構(gòu)， 凸輪設(shè)計好后，選取頂尖從動件總長為 100mm,錐角 45度，尖頂直徑 30mm,的尖頂從動件進行分析。 從動件位移 S 隨時間的變化情況如圖 11所示。則根據(jù)機械原理的結(jié)論，從動件速度 V、加速度 a 隨時間的變化規(guī)律如圖 11（ b） 、 (c)所示。 圖 10 凸輪機構(gòu) 圖 11 凸輪從動件運動規(guī)律 23 直動 頂尖從動件 分析步驟 1. 改變?nèi)蝿?wù)名 拾取菜單 Utility Menu→ File→ Change 如圖 12 所示 ，在“ [/FILNAM]”文本框輸入 ANSYS1，單機“ OK”按鈕。 圖 12 改變?nèi)蝿?wù)名對話框 2. 選擇單元類型 拾 取 單 元 Main Menu → Preprocessor → Element Type →ADD/Edit/，單機“ Add”按鈕；彈出對話框 圖 13 所示 ，在左側(cè)列表選“ Structural Solid”，在右側(cè)列表中選“ Quad 4node 42”,單機“ Apply”按鈕；再在右側(cè)列表中選“ Brick 8node 45”,單機“ OK”按鈕；單機對話框“ Close”按鈕。 圖 13 單元類型庫對話框 24 3. 定義材料模型 拾取菜單 Main Menu→ Preprocessor→ Material Props→ Material Models.彈出對話框 圖 14，在右側(cè)列表中依次拾取“ Structural” 、“ Linear” 、“ Elastic” 、“ Isotropic” ,彈出對話框，在“ EX”文本框中輸入 2e11（彈性模量），在“ PRXY”文本框中輸入 （泊松比），單機“ OK”按鈕；再拾取右側(cè)列表中“ Structural” 下“ Density” ,彈出對話框，在“ DENS”文本框中輸入 7800（密度），單機“ OK”按鈕。然后關(guān)閉對話框。 圖 14 材料模型對話框 4. 顯示關(guān)鍵點、線號 拾取菜單 Utility Menu→ PlotCtrls→ ，將Keypoint numbers(關(guān)鍵點號 )和 Line numbers(線號 )打開，單機“ OK” 按鈕。 5. 創(chuàng)建關(guān)鍵點 拾取菜單 Main Menu→ Preprocessor→ Modeling→ Create→ Keypoints→ In Active CS。彈出對話框 圖 15，在“ NPT”文本框中輸入 1，在“ X， Y， Z”文本框中分別輸入 0,0,0，單機“ Apply” 按鈕；在“ NPT”文本框中輸入 2，在“ X， Y， Z”文本框中分別輸入 ,0，單機“ Apply” 按鈕；在“ NPT”文本框中輸入 3，在“ X， Y， Z”文本框中分別輸入 ,0，單機“ Apply”按鈕；在“ NPT”文本框中輸入 4，在“ X， Y， Z”文本框中分別輸入 0,0，單機“ OK” 按鈕； 25 圖 15 創(chuàng)建關(guān)鍵點對話框 6. 創(chuàng)建直線 拾取菜單 Main Menu→ Preprocessor→ Modeling→ Create→ Lines→ Lines→Straight Line。彈出拾取窗口，分別拾取關(guān)鍵點 1 和 2 和 3 和 4和 1，創(chuàng)建四條直線，單機“ OK”按鈕。 7. 由線創(chuàng)建面 拾取菜單 Main Menu → Preprocessor → Modeling → Create → Areas →Arbitrary→ By lines。彈出拾取窗口，依次拾取直線 4，單機“ OK”按鈕。 8. 劃分單元 拾取菜單 Main Menu→ Preprocessor→ Meshing→ Mesh Tool。彈出對話框，單機“ Size Controls” 區(qū)域中“ Lines” 后“ Set” 按鈕，彈出拾取窗口，拾取直線 1 和 3，單機“ OK”按鈕，彈出對話框，在“ NDIV”文本框中輸入 2，單機“ Apply” 按；再次彈出拾取窗口，拾取直線 2，單機“ OK”按鈕，在“ NDIV”文本框中輸入 10，單機“ OK”按鈕。 在 “ Mesh” 區(qū)域，選擇單元形狀 為 “ Quad” (四邊形 )，選擇劃分單元的方法為“ Mapped” (映射 )。單機“ Mesh” 按鈕，彈出拾取窗口，拾取面，單機“ OK”按鈕。 9. 設(shè)定擠出選項 為下一步由面擠出體時形成單元做準備。拾取菜單 Main Menu→ Preprocessor→ Modeling→ Operate→ Extrude→ Elem Ext Opts。彈出對話框 圖 16 所示 ，選擇下拉列表框“ TYPE”為“ 2 SOLID45”，在“ VAL1”文本框中輸入 4，將“ ACLEAR”選擇為“ Yes” ,單機“ OK”按鈕。 26 圖 16 單元擠出選項對話框 拾取菜單 Main Menu→ Preprocessor→ Modeling→ Operate→ Extrude→ Areas→ About Axis。彈出拾取 窗口，拾取面，單機“ Ok”按鈕；再次彈出拾取窗口。拾取關(guān)鍵點 1和 4，單機“ OK”按鈕；再單擊隨后彈出的“ Sweep Areas About Axis” 對話框的“ OK”按鈕。 拾取菜單 Utility Menu→ Plot→ Elements 拾取菜單 Utility Menu→ PlotCtrls→ Pan Zoom Rotate。在彈出的對話框中，依次單擊“ Iso” 、“ Fit” 按鈕?；蛘邌螜C圖形窗口右側(cè)顯示控制工具條上的正方體按鈕 ,見圖 17。 圖 17 頂尖立體 模型 27 拾取菜單 Utility Menu→ WorkPlane→ Offset WP by Increment。彈出對話框，在 “ XY， YZ,ZX Angles” 文本框中輸入 0， 90，單擊“ OK”按鈕。 拾取菜單 Utility Menu→ WorkPlane→ Local Coordinate System→ Create Local CS→ At WP Origin。彈出對話框 圖 18 所示 ，選擇下拉列表框“ KCS”為“ Cylindrical 1” ,單擊“ OK”按鈕。于是創(chuàng)建了一個代號為 11的局部坐標系，類型為圓柱坐標系，原點與全球原點重合， γ θ 平面與工作平面重合，同時也與全球直角坐標系的 x y 平面重合。在狀態(tài)行中顯示“ csys=11” ,表示新建的局部坐標系已被激活。 圖 18 創(chuàng)建局部坐標系對話框 拾取菜單 Utility Menu→ PlotCtrls→ Numbering。在彈出的對話框中，將Keypoint numbers 和 Line number 關(guān)閉，將 Arean numbers(面號 )打開，單擊“ OK”按鈕。 拾取菜單 Utility Menu→ Plot→ Areas。 拾取菜單 Utility Menu→ Select→ Entities。彈出對話框 圖 19 所示 ，選擇實體類型為“ Areas” ,選擇創(chuàng)建選擇集的方法為“ By Num/Pick” ,選中“ From Full” ,單擊“ Apply” 按鈕，彈出拾取窗口，拾取面 11 和 15，單擊“ OK”按鈕；再選擇實體類型為“ Nodes” ,選擇創(chuàng)建選擇集的方法為“ Attached to” ,選中“ Areas,all” ,選中“ From Full” ,見圖 20， 單擊“ OK”按鈕。 28 圖 19 選擇實體對話框 圖 20 選擇實體對話框 拾取菜單 Utility Menu→ Plot→ Nodes 拾取菜單 Main Menu→ Preprocessor→ Modeling→ Move/Modify→ Rotate Node CS→ To Active CS。彈出拾取窗口，拾取其“ Pick All” 按鈕。 拾取菜單 Main Menu→ Solution→ Define Loads→ Apply→ Structural→Displacement→ On Nodes。彈出拾取窗口，拾取“ Pick All” 按鈕，彈出對話框圖 21 所示 ，在列表中選擇“ UX”和“ UY” ,單擊“ OK”按鈕。由于選中的節(jié)點即從動件圓柱表面上的節(jié)點的節(jié)點坐標系在上一步被旋轉(zhuǎn)到與 11 號局部坐標系對齊 ， 所 以 此 時 施 加 的 x,y 方 向 約 束 就 分 別 是 徑 向 約 束 和 切 向 約 29 圖 21 施加約束對話框 拾取菜單 Utility Menu→ Select→ Everything。 拾取單元 Utility Menu→ Plot→ Elements。 拾取菜單 Main Menu→ Solution → Analysis Type→ N