1、ADAMS柔性體-剛?cè)狁詈夏K一、 ADAMS柔性體理論1、 ADAMS研究體系：a）剛體多體系統(tǒng)（低速運動）b）柔性多體系統(tǒng)（考慮彈性變形，大輕薄，高速）c）剛?cè)狁詈隙囿w系統(tǒng)（根據(jù)各個構(gòu)件情況考慮，常用普遍仿真類型）大部分仿真分析都采用的是剛性構(gòu)件，在受到力的作用不會產(chǎn)生變形，現(xiàn)實中把大部分構(gòu)件當(dāng)做剛性體處理是可以滿足要求的，因為各個零件之間的彈性變形對于機(jī)構(gòu)各部分的動態(tài)特性影響微乎其微。但是需要考慮構(gòu)件變形，變形會影響精度結(jié)果，需要對構(gòu)件其應(yīng)力大小和分布以及載荷輸出研究的時候，以及薄壁構(gòu)件，高精密儀器部件等，則需要當(dāng)做柔性體對待，這樣計算結(jié)果會準(zhǔn)確一些。對于柔性體機(jī)構(gòu)，變形對動態(tài)影響起著決

2、定性作用，剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)約束的添加必須考慮各個零部件之間的連接和受力關(guān)系，更可能還原實際工況，從而使模型更真實還原。2、 柔性體柔性體是由模態(tài)構(gòu)成的，要得到柔性體就需要計算構(gòu)件的模態(tài)。柔性體最重要的假設(shè)就是僅考慮了相對于連體坐標(biāo)系得曉得線性變形，而連體坐標(biāo)系同時也在做大的非線性運動。對于柔性體變形，模態(tài)中性文件必然存在某一些模態(tài)不響應(yīng)，沒有參與變形或者變性太大，參與系數(shù)非常小，比如前六階或者不正常的階數(shù)，如果去掉貢獻(xiàn)較小的模態(tài)階數(shù)，便可以提高仿真的效率。3、 模態(tài)談到柔性體，就必然脫不了模態(tài)的概念，構(gòu)件的模態(tài)是構(gòu)件自身的一個物理屬性，一個構(gòu)件一旦制造出來，他的模態(tài)就是自身的一種屬性，再將幾何模型

3、離散成有限元模型以后，有限元模型的各個節(jié)點有一定的自由度，這樣所有的節(jié)點自由度的和就構(gòu)成了有限元模型的自由度，一個有限元模型有多少自由度，它就有多少階模態(tài)。由于構(gòu)件各個節(jié)點的實際位移是模態(tài)的按一定比例的線性疊加，這個比例就是一個系數(shù)，通常成為模態(tài)參與因子，參與因子越大，對應(yīng)的模態(tài)對于構(gòu)件變形的貢獻(xiàn)量越多，因此對構(gòu)件的振動分析，可以從構(gòu)件的模態(tài)參與因子大小來分析，如果構(gòu)建在振動時，某階模態(tài)的參與因子大，可以通過改進(jìn)設(shè)計，抑制改接模態(tài)對振動貢獻(xiàn)量，可以明顯降低構(gòu)件的振動。利用有限元技術(shù)，通過計算構(gòu)件的自然頻率和對應(yīng)的模態(tài)，按照模態(tài)理論，將構(gòu)件產(chǎn)生的變形看作是由構(gòu)件模態(tài)通過線性計算得到的。在計算構(gòu)建

4、模態(tài)時，按照有限元理論，首先要將構(gòu)件離散成一定數(shù)量的單元，單元數(shù)量越多，計算精度越高，單元之間通過共用一個節(jié)點來轉(zhuǎn)遞力的作用，在一個單元上的兩個點之間可以產(chǎn)生相對位移，再通過單元的材料屬性，進(jìn)一步計算出構(gòu)建的內(nèi)應(yīng)力和應(yīng)變。柔性體模態(tài)與有限元模態(tài)區(qū)別不同？約束模態(tài)？正交模態(tài)？ADAMS中建立柔性體的三種方法：離散柔性連接桿、ADAMS/ViewFlex模塊生成mnf文件、FEA有限元軟件輸出mnf文件二、 離散柔性連接桿1、定義：將一個構(gòu)件離散成幾段或者許多段小剛性構(gòu)件，每個小剛性構(gòu)件之間通過 柔性梁連接，變形也只是柔性梁的變形，并不是那些剛性體的變形，剛性體上任意兩點的之間并不會產(chǎn)生位移，本質(zhì)

5、上依舊是剛性構(gòu)件柔性連接不算真的柔性體，該方法只限于簡單構(gòu)件的使用。2、使用方法（ADAMS軟件實例解說操作）3、每段離散件都有自己的質(zhì)心坐標(biāo)系、名稱、顏色和質(zhì)量信息等屬性，每段離散件都是獨立的，可以分別編輯。4、優(yōu)點：可以模仿物體的非線性變形，可以直接幫助使用者計算橫截面屬性，比直接使用柔性梁連接兩個構(gòu)件起來方便。5、實例講解（汽車懸架橫拉桿離散柔性連接件替換原來剛性件） 三、 View/ Flex生成柔性體ADAMS中柔性體使用的模態(tài)文件MNF（model neutral file），可以在Flex中生成，也可以借助有限元軟件生成，在ADAMS/View中有簡單和詳細(xì)方法，根據(jù)個人操作和實

6、際需要可采用以下三種不同方法：簡單方法創(chuàng)建、拉伸法創(chuàng)建、構(gòu)建幾何外形創(chuàng)建。另外可以導(dǎo)入有限元模型的網(wǎng)格文件創(chuàng)建柔性體。1、 簡單方法創(chuàng)建（實例講解）只需要選擇構(gòu)件、材料和計算模態(tài)階數(shù)就可， 2、拉伸橫截面方法創(chuàng)建柔性體（實例講解）a）需要定義一個拉伸路徑，即拉伸中心線，最好從Z軸的負(fù)方向沿著正方向拉伸，在定義界面半徑、單元尺寸、材料屬性等，最后定義柔性體和其他構(gòu)件的連接點即外節(jié)點，橫截面沿著拉伸路徑掃略就可以創(chuàng)建一個柔性體，同時生成模態(tài)中性文件。3、剛體構(gòu)件幾何外形創(chuàng)建柔性體（實例講解）利用構(gòu)件自身的幾何外形生成柔性體是將幾何體的外形所占用的空間進(jìn)行有限元離散化，構(gòu)件可以是在ADAMS/Vie

7、w中建立的模型，也可以是其他三維軟件建立的導(dǎo)入的模型。首先要定義柔性件的附著點、需要在附著點附近的網(wǎng)格節(jié)點上選取適當(dāng)數(shù)量節(jié)點作為力的作用點，作用點的數(shù)量和位置根據(jù)模型精度需要來選取。最后選取的節(jié)點轉(zhuǎn)換成ADAMS的標(biāo)記ID后即可生成模態(tài)中性文件，該方法與拉伸法相比，拉伸法創(chuàng)建的柔性體是六面體單元，而幾何外形法生成的柔性體是四面體單元，一般來說六面體網(wǎng)格要比四面體網(wǎng)格好一些，因為四面體網(wǎng)格較六面體網(wǎng)格硬一些，但是拉伸法只能創(chuàng)建一些外形規(guī)則或者簡單的柔性體，但是幾何外形法沒有這個限制。 4、導(dǎo)入有限元模型網(wǎng)格文件創(chuàng)建柔性體（實例講解） 在ADAMS/Flex中Flexbodies有一個inport

8、 mesh選項，可以輸入nastran和其他有限元軟件生成的bdf、dat網(wǎng)格文件，在mesh properties中定義網(wǎng)格的材料屬性、殼單元厚度和計算的模態(tài)數(shù)目，在輸入關(guān)聯(lián)的marker點，就可以創(chuàng)建柔性體。5、FE大變形柔性體構(gòu)件，2014后版本的新功能。 FE（finite element）構(gòu)件相對于線性柔性體不同的兩個方面：可以準(zhǔn)確的體現(xiàn)出線性模型方法不能達(dá)到的大變形；建模不需要FEA文件，即mnf模態(tài)中性文件。具體使用參見2014版本里面的HELP。注：目前ADAMS中柔性體只支持節(jié)點在5范圍內(nèi)的小變形，并不是多大變形都能參與計算;也不支持非線性的變形，如果導(dǎo)入的mnf文件含有非線

9、性單元，ADAMS會自動去掉那些成分；也不支持?jǐn)嗔押推扑閱栴}。四、 有限元軟件輸出mnf文件利用有限元軟件將構(gòu)件離散成細(xì)小的網(wǎng)格進(jìn)行模態(tài)計算，并將模態(tài)計算結(jié)果保存成MNF文件，多數(shù)有限元軟件都與ADAMS有連接接口，利用ANSYS與ADAMS雙向數(shù)據(jù)接口可以方便的處理柔性部件對機(jī)械系統(tǒng)的影響，并得到基于精確動力學(xué)仿真結(jié)果的應(yīng)力應(yīng)變分析結(jié)果。1、 ADAMS與ANSYS幾何模型互導(dǎo)（軟件實際操作演示）這里介紹幾何模型的導(dǎo)入導(dǎo)出，例如復(fù)雜模型要導(dǎo)出單個零件到有限元模型中去做柔性體，file-export-選擇要導(dǎo)出的構(gòu)件-xmt/txt格式，軟件中parasoild格式被稱為萬能格式，個人覺得也很

10、好用，另外ANSYS中的模型怎么導(dǎo)出幾何模型等問題。2、 ANSYS輸出mnf文件（剛性區(qū)域法mass、蜘蛛網(wǎng)法beam、梁單元法）從CAE軟件輸出mnf文件有很多都可以，目前大部分都支持，如ABAQUS/hypermesh/ANSYS等，本案例主要用ANSYS作為對象生成mnf文件。現(xiàn)在ANSYS-ADAMS接口節(jié)點的選擇有三種方式：a).剛性區(qū)域法（推薦學(xué)習(xí)資料：/view/7b55f1de6f1aff00bed51e49.html?re=view）在要建立接口節(jié)點的地方建立關(guān)鍵點（keypoint），并賦屬性MASS21屬性，mesh關(guān)鍵點，然后

11、建立剛性區(qū)域；b). ANSYS輸出mnf文件蜘蛛網(wǎng)法（推薦使用此方法，實例講解） 在要建立接口節(jié)點的地方建立節(jié)點（直接建立節(jié)點就行，沒有必要用MASS21），用該節(jié)點與對應(yīng)的節(jié)點創(chuàng)建梁單元（beam188），之所以稱為蜘蛛網(wǎng)法，是因為一個主節(jié)點發(fā)散到周圍的很多節(jié)點建立梁單元，看起來就像蜘蛛網(wǎng)一樣;c).梁單元法（不建議使用） 在要建立接口節(jié)點的地方建立節(jié)點，然后用該節(jié)點與某一個節(jié)點創(chuàng)建一個梁單元。三種方法中，第二種是是ANSYS優(yōu)選的，第三種是不推薦的。從圖中看出第三種方法傳遞力的特性是比較差的，但是比第二種方法簡單，不過要使用第二種方法的話，建議使用宏命令或者命令流。第一種方法比較容易出錯

12、，剛性區(qū)域要反反復(fù)復(fù)地的建立刪除，目前大部分網(wǎng)上資料都是用剛性區(qū)域法，不過還是建議用蜘蛛網(wǎng)法。3、 ANSYS Help蜘蛛網(wǎng)法命令流解說演示（實例講解）針對ANSYS Help里面的蜘蛛網(wǎng)法輸出mnf文件的案例，做分布操作演示，以及命令流的使用解釋。4、 ANSYS輸出mnf文件Y一般錯誤原因解釋以及解決辦法。a).UnabletoopenfilegenCMS.mode.Unit46isalreadyinuse.PleasesendyourdatatoyourANSYSTechnicalSupportProvider.這個讓ANSYS軟件犯傻的問題，具體是怎么回事，怎樣解決我也不知道。但是在

13、我確信我的模型沒有問題后，它還是這樣報錯，實在是沒有辦法了。有那找技術(shù)支持的時間，還不夠重啟軟件一次ANSYS？重啟之后果然沒有這種錯誤了；不知這是解決方法，還是巧合。b).Negativepivotencountered.Thisislikelycausedbyinsufficientdisplacementconstraintsorimpropermasterdofselectiontoavoidrigidbodymotionofthesuperelementregioncurrentlyselected以及：superelementfilesubelem.subisnotavailabl

14、e.這種錯誤一般都是模型的連接有問題，特別是裝配體，中間可能有自由的零部件，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不能正常的傳遞力。另外就是模型中可能存在獨立的節(jié)點（不在任何單元上的）；c).thenumberofmodesexpected(66)doesnotmatchthenumberfound(61).Mostlikely,themodelhaserrorsorthereweremoremodesrequestedthanexist.PleasereviewthePriormodalsolutionforwarnings這個問題應(yīng)該先明白ANSYS中NumberofModestoexatract中的值X、選取的接口節(jié)

15、點個數(shù)Y與ADAMS中看到的柔性性的模態(tài)數(shù)量Z的關(guān)系:Z=6Y+X；我的一個模型剛開始的時候我設(shè)置的X=6，選取了接口節(jié)點Y=8，然后就總是出現(xiàn)上面的報錯，后面我減少了接口節(jié)點的個數(shù)，只選了三個，就沒有報錯了。這個方面我認(rèn)為是能少選就少選，選得越多計算時間越長，越到高階的模態(tài)對計算的結(jié)果影響也越少，到ADAMS中還得關(guān)閉一些高階模態(tài)，所以能少則少！5、 有限元軟件輸出的mnf文件是否正確生成mnf文件后的模態(tài)振型和頻率與原始模態(tài)振型和頻率的對比五、 mnf文件的使用1、 ADAMS Flex對mnf文件的詳細(xì)查看（實例解說）無論是ADAMS中生成的mnf，還是有限元生成的mnf文件，都可以利用

16、ADAMS/Flex模塊進(jìn)行查看，包括Flex工具箱的說明和優(yōu)化器，有關(guān)輸出的版本信息、文件頭、單位、精度、輸出節(jié)點、頻率等2、 柔性體mnf文件的替換和使用（實例解說）如何導(dǎo)入mnf文件，如何將柔性體替換成剛性體，如何將柔性體替換成柔性體，以及柔性體柔性體替換3、 柔性體mnf文件的編輯（實際軟件操作解說）對于柔性體的編輯與剛體的編輯差別很大，對于ADAMS中柔性體計算最重要的部分，需要用到哪些模態(tài)階數(shù)參與計算，對還整個柔性或者剛?cè)狁詈嫌泻艽蟮挠绊?，包括柔性體的阻尼和有效性、名稱位置、初始狀況及速度、模態(tài)初始狀況等等。4、 ADAMS虛構(gòu)件（啞體）的使用（實例操作演示）在將柔性體導(dǎo)入ADAM

17、S中后，需要將柔性體和其他剛性體或者柔性體之間建立運動副約束關(guān)系以及施加載荷等。如果直接使用柔性體與剛性體建立關(guān)系，由于理論條件限制和其他因素考慮，例如時間無限長以至于計算不出來，運動仿真不運行等。這時候需要構(gòu)件一個虛構(gòu)件，也有叫啞物體。意思就是建立一個和導(dǎo)入的柔性體一樣或者類似的剛體構(gòu)件，將剛體構(gòu)件的的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量信息置0，然后將柔性體與剛性體固定在一起，其應(yīng)該在柔性體上的運動副、約束和載荷都定義在虛構(gòu)件上。六、 剛?cè)狁詈戏治龊蠊?jié)點應(yīng)力應(yīng)變信息查看1、 ADAMS中危險節(jié)點以及節(jié)點應(yīng)力應(yīng)變報告信息（實例演示）在ADAMS進(jìn)行剛?cè)狁詈戏治鲆院?，怎么查看柔性體中危險節(jié)點，以及某一些節(jié)點的的應(yīng)力應(yīng)變信息，這就要用到Durability和后處理模塊，首先條件是不管是在adams還是CAE軟