单自由度面内柔性机械臂的APDL命令流建模（瞬态动力学求解）与动画演示

柔性单自由度机械臂瞬态动力学分析

单自由度柔性机械臂，靠末端电机驱动。电机转子具有一定的转动惯量，电机转子与臂杆末端用连接杆等效为线性扭簧，整个臂杆符合欧拉伯努利梁假设，端部具有负载，负载具有质量与转动惯量。

!说明：ANSYS APDL命令流计算板的瞬态动力学响应!单自由度面内机械手臂
Finish
/clear
/Prep7
/units,SI
t1=1                       !1求解时间1s
dt=0.001                   !求解步长0.001!单元建模ET,1,beam188             !单元类型定义
KeyOpt,1,3,3                !单元类型.单元关键字.单元形函数（1~3次函数）
SecType,1,beam,rect         !单元类型.单元实常数
b1=0.06
h1=0.01
SecData,b1,h1               !单元截面.形状参数
Mp,EX,1,4.169e9             !弹性模量.4Gpa
Mp,Nuxy,1,0.3               !材料本构.泊松比.0.3
MP,dens,1,683.33            !材料本构.密度k1=624.6
ET,2,combin14               !弹簧单元（电机转子与臂杆前端连接处等效的线性扭簧）
keyopt,2,2,6                !沿z轴转动的一维扭转弹簧
r,2,k1                      !刚度ET,3,Mass21,,,3              !单元类型的定义.mass21.3号关键字=3，表示具备ux&uy&uz三个方向的质量属性与z轴的转动惯量
P1=2                       !端部负载质量
J1=0.1                     !端部负载转动惯量
R,3,P1,J1                   !单元类型.单元实常数ET,4,Mass21,,,3              !单元类型的定义.mass21.3号关键字=3，表示具备ux&uy&uz三个方向的质量属性与z轴的转动惯量
P2=0                       !电机转子质量可以不考虑
J2=0.1                     !电机转子转动惯量
R,4,P2,J2                   !单元类型.单元实常数!定义节点坐标
L1=1                       !机械臂杆长为1m
N,2,0,0,0                   !笔者不爱定义1号节点
N,3,0,0,0
N,103,L1,0,0
N,104,0,0.01,0!填充节点
FILL,3,103                  !将节点3~103填充满
*do,iii,3,103-1Type,1                   !单元类型               Real,1                  !实常数MAT,1                   !材料ESYS,0                   !单元坐标系号SECNUM,1                 !几面E,iii,iii+1,104         !单元1的属性赋予
*enddo  Type,2
Real,2                      !单元2的属性赋予：2,3节点
E,2,3                       Type,3                      !单元3的属性赋予：103节点
Real,3
E,103                       Type,4                      !单元4的属性赋予：2节点
Real,4
E,2                         !位移边界条件D,2,ux,0,,,,uy,uz,roty,rotx
D,3,ux,0,,,,uy,uz,roty,rotx
*do,i,3,103D,i,uz
*enddo/SOL                      !瞬态动力学求解ANTYPE,4
TRNOPT,FULL
LUMPM,0 NLGEOM,0          !1非线性(大变形)，0线性（小变形）
DELTIM,dt,0,0OUTRES,ALL,ALL
AUTOTS,0
TIME,t1
LNSRCH,1
KBC,0
TRNOPT,,,,,,HHT
TINTP,LOSP
F,2,MZ,5                    !载荷为5n.m的扭矩SOLVE
FINISH /POST1                   !动画设置
/DSCALE,ALL,1.0
/EFACET,1
PLNSOL, U,SUM, 0,1.0
ANDSCL,10,0.5
FINISH

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