Abaqus中刚体围绕一条变化的轴旋转的边界条件定义

Abaqus中刚体围绕一条变化的轴旋转的边界条件定义
我遇到一个边界条件定义的问题,十分头痛,向大大们求助了!
具体是这样的:一个刚体围绕着一个轴A旋转,但是这个轴A并不是一个固定的轴,它本身也在围绕着另一条轴B旋转.这两个旋转时同时进行的,旋转的角度以及它们之间的比例关系是已知的.
便于大家理解,我做了一个小动画.动画中的长方体就是刚体,黑色的轴是轴A,红色的轴是轴B.
我尝试过在Abaqus中以A轴为X轴定义了一个坐标系,刚体可以围绕X轴旋转.但是问题是,坐标系的方向是固定的,怎么能定义一个实时变化着的轴呢?
20070723xiaolin 1年前 已收到1个回答 举报

隨緣︵晔籽 幼苗

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这种情况,应该这样处理:
首先,你把你的问题,描述成是两个柱坐标的转动,也就是物体绕着A轴转动,A轴绕着B轴转动.这就已经把问题复杂化了.你应该这样描述:物体在绕着点(A轴B轴的交点)在做定点转动.如果认识清楚了这一点,那么就很好处理了.
我们明白,定轴转动,变量只有一个,就是围绕轴的转动速度,当然不足以描述你遇到的问题;而定点转动,变量就可以有三个,那么当然就足够描述了.
所以,你需要做的,就是将你已知的数学量,转化到定点转动下,各个方向的数值.然后在ABAQUS中,坐标系不要定义为柱坐标,而是定义为球坐标,然后各个分量的数值输入进去,最后检查一下.
最后,让我们回顾这个问题,你之所以纠结,是因为你被它的外形给迷惑了,它的的确确是绕着轴A转,然后轴A又绕着轴B转.但是,在遇到问题的时候,你不妨变换一下思路,比如说,把这个砖块,换成另一个形状的物体,比如一个球,一个球先是绕着竖直轴转动,然后竖直轴又绕着横向的某一根轴转动,那么它的最终的运动情况是怎样的.相信这样理解,其实,就是一个定点转动的问题.

1年前 追问

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20070723xiaolin 举报

谢谢前辈热心回答! 但其实为了方便描述,我对这个问题做了一些简化。在实际模型中,黑色的旋转轴不仅仅在围绕红轴旋转,同时还伴有平移,倾斜等运动,只是围绕红轴旋转是它最主要的移动形式。如果是这样的话,刚体就不是在围绕一个定点运动了,在球坐标系中计算分量来定义依然可行吗? 我在Simwe论坛问了同样的问题,有人建议我“找长方体的质心跟坐标系建立连接单元,然后施加公转自转”。对此您有什么建议么?谢谢您!

举报 隨緣︵晔籽

如果如您所说的,黑色轴围绕红色轴的运动,也是很复杂的,而并非定轴转动,那么问题就会复杂得多。因为,我们知道,如果在相对运动中存在两层转动关系,这其中就会存在科里奥里力(科氏力),这个结果可以通过大学物理的刚体运动这一章的后面有提到。 根据相对运动的理论,只要运动可以描述,那么各个分量上的线速度和角速度都是计算出来的。无非是一层套一层,嵌套地多一点,结果复杂一点。但自由度的数目是不会变的,即三个线速度分量和三个角速度分量。只要是匀速的,那么这六个变量就是固定的,如果不匀速,比如匀变速,那么就还要加上三个线加速度和三个角加速度。等等以此类推。 当然, 这么做是很繁琐的。需要过硬的功底。其实,我们在ABAQUS中也可以直接定义相对运动。你提到的simwe论坛里的建议,我的理解是利用到了“自由度耦合”这一点。你只要建立好模型,首先,定义质心的自由度情况,也就是定义各个方向的速度;然后,选择自由度耦合选项,将模型的点全部set成一个part,然后与质心之间进行自由度耦合,耦合里面是可以选择的,也就是X方向耦合,Y方向耦合等等等等。关于这一点,需要做一些例子熟悉熟悉。我手头没有这方面的现成资料。抱歉。
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