Abaqus连接器案例精选：发动机运动仿真

大家好，今天跟大家分享一下连接器综合应用案例-单缸活塞式发动机的运动仿真，如下图1。单缸发动机是所有发动机中最简单的一种，它只有一个气缸，是发动机的基本形式。单缸发动机工作时，曲轴每转一圈活塞在气缸中直线往复做两次运动完成一个工作程序（二冲程）或两圈活塞在气缸中直线往复做四次运动完成一个工作程序（四冲程）。在本案例中 ，共由14个part组成，part需要刚体约束和显示体约束。

图1 发动机模型

本案例设置了两个分析步，如图2所示，step-1是为了平衡模型（可以不设置），step-2是指定曲轴的转动，带动整个结构运动。为了得到较顺滑的曲线和动画，可以设置增量步长0.02 。

图2 分析步设置

案例重点和难点是所用到的各种连接器

主要包括

Beam，Cartesian—Cardan，Hinge，Join，等等，如图3所示。这些连接器都是刚性运动副，不需定义连接器的行为属性。

Translator和Axial这两种连接器，都可以用作移动副，Axial连接的两点在沿线方向可以自由移动，可以当做单向弹簧，通常需定义刚度和参考长度（即原始长度），Translator则是用于模拟滑槽连接，相当于slot+align. 曲轴与大地间建立Cartesian—Cardan连接，具体各部件间连接器如图4所示，数量较多，就不一一阐述了。

图3 案例用到的连接器类型

图4各部件间连接器类型

建立好连接，在边界条件模块，需指定曲轴的运动速度，VR1为-12.566rad/s。由于都是显示体或刚体，这里无需网格划分，即可创建job，提交计算。计算结果如图6所示，曲线是VALVE1与LIFTER1之间的作用力-时间曲线，有图可知，两者接触时间约0.25 S。

图5 定义曲轴运动速度

图6 模拟结果动画
 

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