四杆机构是机构设计最为基础的内容。曲柄滑块机构是四杆机构的变形，本例将对其进行运动学分析，也就是瞬态动力学分析。

下面分析的是一常见的曲柄滑块机构，曲柄长0.25m，滑行跨度0.62m，偏心距0.2m，初始角位移30°，角速度2rad/s，材料均为碳钢，不考虑摩擦，试对其进行瞬态动力学分析。

（1）启动Mechanical APDL Product Launcher 17.0，在弹出的17.0：ANSYS Mechanical AP-DLProduct Launcher窗口中分别设置Simulation Envivonment、Lisence、Working Directory，在Job Name框中输入项目名称9-3，然后单击Run按钮进入ANSYS17.0GUI界面。

（2）在GUI界面中选择Main Menu＞Preprocessor＞Element Type＞Add/Edit/Delete命令，在弹出的对话框中单击Add按钮，在弹出的对话框中选择COMBIN7，定义为1号单元；选择BEAM188，定义为2号单元。

（3）在GUI界面中选择Main Menu＞Preprocessor＞Real Constants＞Add/Edit/Delete命令，参照前面实例介绍的步骤定义1号实常数，KX=1E9、KY=1E3、KZ=1E3，单击OK按钮。

（4）在GUI界面中选择Main Menu＞Preprocessor＞Sections＞Beam＞Common Sections命令，在弹出的对话框中选择截面类型为RECT（即矩形），设置长（B）与高（H）为2E-2，单击OK按钮。

（5）在GUI界面中选择Utility Menu＞Parameters＞Scalar Parameters命令，弹出图9-120所示的Scalar Parameters对话框，输出如下参数，单击OK按钮。

PI=3.1415926

R=0.25

L=0.62

E=0.2

OMGA1=30

T=60/OMGA1

FI0=ASIN（E/（R+L））

AX=0

AY=0

BX=R∗COS（FI0）

BY=-R∗SIN（FI0）

CX=（R+L）∗COS（FI0）

CY=-E

（6）在GUI界面中选择Main Menu＞Preprocessor＞Material Props＞Material Models命令，弹出图9-121所示的Define Material Behavior对话框，选择结构、线性、弹性、各向同性模型。

在弹出的图9-122所示Linear Isotropic Properties for Material Number1对话框中，输入弹性模量与泊松比，然后单击OK按钮。选择Density（密度属性），弹出图9-123所示的Den-sity for Material Number1对话框，设置材料密度为1E-014。

图9-120 Scalar Parameters对话框

图9-121 Define Material Behavior对话框

图9-122 Linear Isotropic Properties for Material Number1对话框

图9-123 Density for Material Number1对话框

至些完成准备工作，开始定义模型。

（7）在GUI界面中选择Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Nodes＞In Active CS命令，弹出图9-124所示的Create Nodesin Active Coordinate System对话框，输入节点编号与坐标，完成表9-3中所列出的节点定义。完成定义的节点如图9-125所示。

图9-124 Create Nodes in Active Coordinate System对话框

图9-125 定义节点

表9-3 节点列表

（8）在GUI界面中选择Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Elements＞Elem Attributes命令，弹出图9-126所示的Element Attributes对话框，选择单元编号为1，实常数编号为1，单击OK按钮。

在GUI界面中选择Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Elements＞Auto Num-bered＞Thru Nodes命令，拾取3、5号关键点，单击OK按钮，完成单元定义，如图9-127所示。

图9-126 Element Attributes对话框

图9-127 生成单元

在GUI界面中选择Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Elements＞Elem Attributes命令，弹出图9-128所示的Element Attributes对话框，选择单元编号为2，实常数编号为2，单击OK按钮。

在GUI界面中选择Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Elements＞Auto Num-bered＞Thru Nodes命令，拾取1、2号关键点，单击Apply按钮；再拾取3、4号关键点，单击OK按钮，完成单元定义，如图9-129所示。

图9-128 Element Attributes对话框

图9-129 生成单元

（9）在GUI界面中选择Main Menu＞Solution＞Analysis Type＞New Analysis命令，弹出图9-130所示的New Analysis对话框，选择分析类型为Transient。

在GUI界面中选择Main Menu＞Solution＞Analysis Type＞Sol′n Controls＞Basic命令，在弹出的Solution Controls对话框中按图9-131所示进行设置，单击OK按钮。

（10）在GUI界面中选择Main Menu＞Solution＞Define Loads＞Apply＞Structural＞Dis-placement＞On Nodes命令，在弹出的对话框中单击PickAll按钮，弹出图9-132所示的Apply U，ROT on Nodes对话框，选择约束UZ，单击OK按钮，完成约束后如图9-133所示。

图9-130 New Analysis对话框

图9-131 Solution Controls对话框

图9-132 Apply U，ROT on Nodes对话框（1）

图9-133 约束Z方向

（11）重复上述操作，约束全部节点的X、Y方向的转动自由度，如图9-134所示。

（12）在GUI界面中选择Main Menu＞Solution＞Define Loads＞Apply＞Structural＞Dis-placement＞On Nodes命令，弹出Apply U，ROT on Nodes对话框。拾取1号节点，单击OK按钮，弹出如图9-135所示的Apply U，ROT on Nodes对话框，选择自由度为ROTZ，设置位移量为2∗PI，单击Apply按钮；再选择UX、UY，设置位移量为0，单击OK完成。

(www.daowen.com)

图9-134 约束

图9-135 Apply U，ROT on Nodes对话框（2）

在GUI界面中选择Main Menu＞Solution＞Define Loads＞Apply＞Structural＞Displacement＞On Nodes命令，拾取4号节点，约束UY。

完成约束的模型如图9-136所示。

（13）在GUI界面中选择Main Menu＞Solution＞Solve＞Current LS命令，在弹出的如图9-137所示/STATUS Command窗口中显示了项目的求解信息及输出选项。

图9-136 完整约束

图9-137 /STATUS Command窗口

同时弹出的还有图9-138所示的Solve Cur-rent Load Step对话框，询问用户是否开始进行求解。

单击OK按钮开始求解，当弹出Solution is done！提示时，表明求解完成。

本例也可以使用命令流完成操作。

图9-138 Solve Current Load Step对话框

（14）完成求解后，即可进行后处理。运行如下后处理命令，绘制曲线。

/POST26 ！进入时间历程后处理器进行分析

NSOL，2，4，U，X ！所取位移节点解

DERIV，3，2，1 ！求导数

DERIV，4，3，1 ！求导数

PLVAR，2 ！绘制曲线

PLVAR，3 ！

PLVAR，4 ！

FINISH ！

图9-139所示为4号节点的位移曲线，图9-140所示为4号节点速度曲线，如图9-141所示为4号节点加速度曲线。

（15）在GUI界面中选择Main Menu＞Gener-al Postproc＞Plot Results＞Contour Plot＞Nodal Solu命令，弹出图9-142所示的Contour Nodal Solution Data对话框。

选择Displacement vector sum（位移矢量和），单击OK按钮，显示初始位移云图，如图9-143所示。

图9-139 4号节点位移曲线

图9-140 4号节点速度曲线

图9-141 4号节点加速度曲线

图9-142 Contour Nodal Solution Data对话框

图9-143 初始位移云图

在GUI界面中选择Main Menu＞General Postproc＞Read Results＞Next Set命令，依次读取其后4阶结果，显示各时期位移云图，如图9-144～图9-147所示。

图9-144 第10子步位移云图

图9-145 第30子步位移云图

（16）在GUI界面中选择Main Menu＞General Postproc＞Read Results＞First Set命令，读入第1阶的结果。在GUI界面中选择Main Menu＞General Postproc＞Plot Results＞Contour Plot＞Nodal Solu命令，弹出图9-148所示的Contour Nodal Solution Data对话框。选择第1主应力，单击OK按钮，显示初始应力云图，如图9-149所示。

图9-146 第50子步位移云图

图9-147 第70子步位移云图

图9-148 Contour Nodal Solution Data对话框

图9-149 初始应力云图

在GUI界面中选择Main Menu＞General Postproc＞Read Results＞Next Set命令，依次读取其后各阶结果，显示各时期应力云图，如图9-150～图9-153所示。

单击工具栏中的Quit按钮，弹出Exit对话框。选中Save Everything（保存所有项目）单选按钮，单击OK按钮，退出ANSYS。

图9-150 第10子步应力云图

图9-151 第30子步应力云图

图9-152 第40子步应力云图

图9-153 第60子步应力云图