教程：惯性释放分析

教程级别：初级使用分量定义力，并运行惯性释放分析。

在本课中，您将学习：
  • 使用分量力模式施加力和力矩
  • 运行惯性释放分析

简介

惯性释放是一种用于分析未受限结构的数值方法。一个典型示例是平稳飞行的飞机，其承受的升力、阻力和推力载荷由作用于整架飞机质量上的重力来平衡。重力加速度等于为未受限结构生成的加速度，但方向相反。

在分量层次上，如果交接点上的载荷已知或可以测量/计算，且可以认定零件处于静力平衡状态，则可以使用惯性释放单独分析零件。

本教程将以摩托车后摇臂为例进行说明，摇臂上的减震器、车架和轮轴等连接结构未知，但提供了连接点所承受的载荷。本教程共包含两个主要章节：
  • 载荷设置
  • 运行惯性释放
下表提供了本教程中所要使用的载荷。教程过程中将根据需要使用这些载荷。
位置 减震支座 枢轴 轮轴
力 Fx N -2352 980 1372
Fy N 3211 -3700 489
Fz N -635 645 0
力矩 Mx N*mm 0 -104867 -278
My N*mm 0 -188238 779
Mz N*mm 0 0 -7998

向减震支座施加分量力

  1. 按 F7 打开“演示浏览器”。
  2. 双击 0.0_swingarm_IR_FEA.x_b 文件，将其加载到模型视窗中。
    这是一个摩托车后摇臂零件的实体模型。


  3. 确保“单位系统选择器”中的显示单位已设置为 MMKS (mm kg N s)。
  4. 在“结构仿真”功能区上，点击载荷工具组中的力 按钮。


    提示： 要查找并打开工具，按 Ctrl+F。更多信息请见查找和搜索工具。
  5. 点击向减震支座的孔中心施加力。


  6. 在小对话框中切换至分量模式 ，然后点击 锯齿形图标将其展开。


  7. 输入下列值：
    • Fx: -2352 N
    • Fy: 3211 N
    • Fz: -635 N


  8. 鼠标右击划过勾选标记以退出，或双击鼠标右键。

向后摇臂的枢轴施加分量力和力矩

  1. 放大后摇臂的枢轴。
  2. 在“结构仿真”功能区上，选择连接器工具。


    提示： 要查找并打开工具，按 Ctrl+F。更多信息请见查找和搜索工具。
  3. 选择下图所示的两个面，在孔的中心创建一个连接器：


  4. 在“结构仿真”功能区上，点击载荷工具组中的力 按钮。


  5. 在小对话框中切换至分量模式 ，然后点击 锯齿形图标将其展开。


  6. 输入下列值：
    • Fx: 980 N
    • Fy: -3700 N
    • Fz: 645 N


  7. 在“结构仿真”功能区上，选择载荷工具组上的扭矩 按钮。


  8. 在小对话框中切换至分量模式 ，然后点击 锯齿形图标将其展开。


  9. 输入下列值：
    • Tx: -104867 N*mm
    • Ty: -188238 N*mm
    • Tz: 0 N*mm


  10. 鼠标右击划过勾选标记以退出，或双击鼠标右键。

向后摇臂的轮轴中心施加分量力和力矩

  1. 放大轮轴的中心。


  2. 在“结构仿真”功能区上，点击载荷工具组中的力 按钮。


  3. 选择下图所示的面，对轴的孔中心施加力。
  4. 在小对话框中切换至分量模式 ，然后点击 锯齿形图标将其展开。


  5. 输入下列值：
    • Fx: 1372 N
    • Fy: 489 N
    • Fz: 0 N


  6. 在“结构仿真”功能区上，选择载荷工具组上的扭矩 按钮。


  7. 选择下图所示的面，对轴孔中心施加扭矩。
  8. 在小对话框中切换至分量模式 ，然后点击 锯齿形图标将其展开。


  9. 输入下列值：
    • Tx: -278 N*mm
    • Ty: 779 N*mm
    • Tz: -7998 N*mm


  10. 鼠标右击划过勾选标记以退出，或双击鼠标右键。

运行惯性释放分析

  1. 在“结构仿真”功能区上，点击分析工具组中的运行 OptiStruct 分析 按钮。


  2. 使用以下设置运行分析：
    1. 将单元尺寸更改为 2 mm。
    2. 将速度/精度设置为更快。
    3. 点击载荷工况并选择使用惯性释放。
    4. 点击运行执行分析。


  3. 当运行结束后，选择“运行状态”窗口中的运行，并点击现在查看以查看结果。
  4. 在分析浏览器中，在结果类型中选择米塞斯等效应力。
    注： 即使没有固定约束，分析仍会运行，这是因为载荷不平衡会由惯力抵消。