ANSYS/LS-DYNA模拟：柔性绳索在空气阻力下的动力学仿真

"本文主要研究了柔性绳索在空气阻力作用下的动力学仿真问题，采用有限元法构建了绳索单元的力学模型，并在ANSYS/LS-DYNA软件中利用Link167单元进行显式动力学分析。通过设定空气阻力系数，模拟空气阻力对绳索的影响，并通过载荷曲线迭代加载来实现这一过程。作者通过对比实验结果验证了仿真方法的准确性，并使用ANSYS参数化设计语言提高了仿真效率。此方法对于柔性绳、网等材料在流场中的动力学分析具有实际应用价值。" 在本文中，作者针对非线性仿真领域的一个挑战——柔性绳网的仿真进行了深入研究。他们运用有限元法(FEM)来建立绳索的动力学模型，特别关注了空气阻力和重力的影响。在ANSYS/LS-DYNA这一强大的仿真工具中，Link167杆单元被用来近似表示绳索，其特点是能考虑物体在三维空间中的变形和运动。由于Link167单元可以视为圆柱体，因此通过设置常数值的空气阻力系数(CD)来模拟空气阻力。空气阻力系数在单元的局部坐标系和总体坐标系中的分量被详细地计算并转换。 在动力学分析过程中，作者提出了一种动态加载策略，通过迭代加载载荷曲线来模拟空气阻力对绳索运动的影响。这种方法考虑了绳索运动姿态变化导致的有效迎风面积变化，这直接影响空气阻力的大小。通过调整单元的运动状态参数，能够精确地提取绳索在空气阻力作用下的运动特性。 在仿真结果与实验结果的比较中，两者表现出高度一致性，特别是在绳索的最大位移和达到静止状态的时间上。这表明所提出的仿真方法能够准确地模拟柔性绳索在空气阻力环境中的动态行为。此外，通过使用ANSYS参数化设计语言(APDL)编写控制程序，可以进一步提升仿真的效率和便捷性。 这项研究提供了一个有效的工具和技术，用于模拟柔性结构如绳索、网在空气阻力环境中的动力学行为，这对于工程设计和分析，特别是在风工程、海洋工程等领域，有着重要的实用价值。通过这种方式，工程师可以更准确地预测和优化这些结构在实际条件下的性能，减少实验成本，并提高安全性。