ADAMS柔性体刚柔耦合模块详解
基于ADAMS的汽车电子机械制动系统刚柔耦合分析
基于ADAMS的汽车电子机械制动系统刚柔耦合分析靳华伟;张新;陈清华;王赛;徐少洋【摘要】基于提高汽车电子机械制动系统性能的目的,以\"电机+行星齿轮减速器+螺旋变向\"制动执行器结构为研究对象,采用刚柔耦合多体动力学理论进行了汽车制动的多柔体运动学和动力学分析,得到了多柔体的运动学和动力学模型;运用ADAMS仿真方法分析了系统的刚柔耦合动力学仿真模型,得到了制动夹紧力和制动距离等仿真结果.研究表明,采用\"电机+行程齿轮减速器+螺旋变向\"的制动执行器进行电控制动具有较高的可靠性,满足制动法规要求.研究表明,该制动执行器提高了电控制动的可靠性和可行性,具有重要的研究意义.【期刊名称】《安徽理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(038)005【总页数】5页(P65-69)【关键词】电子机械制动执行器;刚柔耦合模型;动力学分析;制动力【作者】靳华伟;张新;陈清华;王赛;徐少洋【作者单位】安徽理工大学机械工程学院,安徽淮南 232001;安徽理工大学机械工程学院,安徽淮南 232001;安徽理工大学机械工程学院,安徽淮南 232001;安徽理工大学机械工程学院,安徽淮南 232001;安徽理工大学机械工程学院,安徽淮南232001【正文语种】中文【中图分类】U461汽车电子制动系统根据制动方式可分为电液复合制动系统(EHB)和电子机械制动系统(EMB)，随着汽车智能化和车载网络技术的提高，以及节能减排和电动汽车发展的需要，电子机械制动系统逐渐成为众多学者的研究重点。
电子机械制动基于线控技术，是一种信息交互实时控制的新型制动方式，旨在提高系统响应时间和兼容性[1]。
欧美国家对EMB系统的研究起步较早，在EMB执行器结构上，文献[2]设计了以电机带动锥齿轮加滚珠丝杠副机构；Bosch公司设计了电磁离合器加二级减速齿轮机构；Continental Teves公司设计了内置电机带动齿轮减速器加滚珠丝杠和棘爪锁机构等。
刚柔耦合仿真分析流程及要点
本文主要介绍使用SolidWorks、HyperMesh、ANSYS和ADAMS软件进行刚柔耦合动力学分析的主要步骤。
一、几何建模在SolidWorks中建立几何模型，将模型调整到合适的姿态，保存。
此模型的姿态不要改动，否则以后的MNF文件导入到ADAMS中装配起来麻烦。
二、ADAMS动力学仿真分析将模型导入到ADAMS中进行动力学仿真分析。
为了方便三维模型的建立，SolidWorks中是将每个零件单独进行建模然后在装配模块中进行装配。
这一特点导致三维模型导入到ADAMS软件后，每一个零件都是一个独立的part，由于工作装置三维模型比较复杂，因此part数目也就相应的比较多，这样就对仿真分析的进行产生不利影响。
下面总结一下从三维建模软件SolidWorks导入到ADAMS中进行机构动力学仿真的要点。
（1）首先在SolidWorks中得到装配体。
（2）分析该装配体中，至U底有几个构件。
（3）分别隐藏其他构件而只保留一个构件，并把该构件导出为*.x_t格式文件。
（4）在ADAMS中依次导入各个*.x_t文件，并注意是用part的形式导入的。
（5）对各个构件重命名，并给定颜色，设置其质量属性。
（6）对于产生相对运动的地方，建议先在此处创建一个marker,以方便后面的操作。
否则，三维模型进入ADAMS后，线条繁多，在创建运动副的时候很难找到对应的点。
部件的导入如下图1所示：图1文件输入File Type 选择Parasolid;File To Read找到相应的模型；将Model Name 切换到Part Name,然后在输入框中右击，一次单击part宀create然后在弹出的新窗口中设置相应的Part Name,然后单击OK宀0K。
将一个部件导入，重复以上步骤将部件依次导入。
这里输入的技巧是将部件名称按顺序排列，如zpt_1、zpt_2、zpt_3.,然后在图1中只需将zpt_1改为zpt_2、将PART_1改为PART_2即可。
基于ADAMS的齿轮齿条刚柔耦合啮合分析
应当注意， 其中各参数定义在国标中已有详细说明， 不再赘述。 因为有限元仿真的齿轮齿条均为静止状态， 故动载系数 KV 取 1。
3 ADAMS 刚体动力学分析
利用 SimDesigner 将 CATIA 模型转换到 ADAMS 中 。 在 ADAMS 中添加相应运动副， 定义齿轮和齿条的碰撞接触。 碰撞力 非线性指数、 阻尼系数、 最大阻尼时 仿真的重点是确定接触刚度、 的击穿深度、 接触面静态及动态摩擦系数等参数。其中接触刚度 和零件的材料及零件的形状有关。 ADAMS 中基于 Impact 函数的 碰撞力是用刚度系数和阻尼系数来计算碰撞力。根据 Hertz 碰撞 9P 理论， 考虑接触面积为圆形时有： δ= a = *2 R 16RE 由此式可得撞击时接触法向力 P 和变形 δ 关系为：
姨
（1 ） （2 ）
4 ADAMS 柔性体动力学分析
在有限元软件中分别在齿轮和齿条中心位置设置一个连接 点， 并采用多节点约束 （MPC ） 将其与有限元模型相连接。计算齿 输出模态中性文件。 将模态中性文件导入 轮和齿条前 16 阶模态， ADAMS 中并做检查， 其中前 6 阶模态为刚体模态， 认定为无效模 态。 类似于刚体模型， 在柔性体齿轮齿条上添加相应约束、 负载和 建立柔性体碰撞模型。将分析 运动副， 齿条输入速度为 20mm/s， 结果与同样速度下的刚体模型进行对比， 如表 3 所示。 表 3 刚、 柔模型啮合力对比
Meshing Analysis of Rigid-flexible Coupled Model for Rack and Pinion Based on ADAMS
基于ADAMS和ANSYS的刚柔耦合模型分析
基于ADAMS和ANSYS的刚柔耦合模型分析彭礼辉;李光;阳贵明;刘领化【摘要】The mechanical dynamics analysis software of ADAMS and the finite element analysis software of ANSYS are combined to co-simulate. The more actual results are obtained through importing the load spectrums achieved from dynamic simulation to the finite element software of ANSYS. On the other hand, it constructs a rigid-flexible coupling model considering the influence of flexible body in the actuat mechanical system, gets a more real simulation of the institution of the dynamic performance and improves the calculation accuracy. Results show that the influence on kinematic accuracy of the mechanism produced by flexible body can not be ignored.%结合机械动力学分析软件ADAMS和有限元分析软件ANSYS进行联合仿真．利用动力学仿真得到的载荷谱读入到ANSYS中，得到更为准确的结果；另一方面，考虑到实际机械系统中柔性体的影响，构建了一个刚柔耦合模型，从而可以更加真实地模拟机构的动态性能，提高了计算精度，结果表明柔性体对机构运动精度的影响不容忽视．【期刊名称】《湖南工程学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(000)003【总页数】3页(P22-24)【关键词】机械动力学;有限元;裁荷谱【作者】彭礼辉;李光;阳贵明;刘领化【作者单位】湖南工业大学机械工程学院,株洲412008;湖南工业大学机械工程学院,株洲412008;湖南工业大学机械工程学院,株洲412008;湖南工业大学机械工程学院,株洲412008【正文语种】中文【中图分类】TH113.20 引言机械系统动力学自动分析(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems),是美国MSC公司开发的虚拟样机分析软件.在ADAMS中可以建立机械系统的运动学、动力学模型,其模型主要为刚性体,也可以是柔性体,还可以是刚柔耦合模型[1][2].有限元分析(Finite Element Analysis)的基本概念是用较简单的问题代替复杂问题,然后再求解.ANSYS软件是一款集结构、热、流体、电磁及多物理场耦合为一体的大型通用有限元分析软件[3].其基本分析过程分3步:前处理(Preprocessor);施加载荷与求解(Solution);后处理(Postprocessor).ADAMS是目前最具权威的机械系统动力学仿真分析软件,分析对象主要是多刚体.ANSYS是一种大型通用有限元分析软件,其主要功能是对柔性体进行有限元分析.大多数情况下,把样机当做刚性系统来处理都可以满足要求.但在一些需要考虑构件变形的特殊情况下,完全把模型当做刚性系统来处理还不能达到精度要求,还必须把模型的部分构件做成可以产生变形的柔性体来处理[4],因此,最好将两种软件结合使用.1 ADAMS软件与ANSYS软件的结合在动力学仿真软件ADAMS中进行仿真分析,可以得到所需要的载荷文件(即.lod文件),这就为ANSYS有限元软件进行分析提供了载荷谱、位移谱等信息.然后在ANSYS中利用得到的载荷谱信息作为边界条件,就可以完成应力、应变的分析[5][6].这样一来,在基于精确动力学仿真结果基础上得到的应力和应变结果更加准确,提高了计算精度.另一方面,利用ANSYS进行有限元分析时,可以得到ADAMS使用的模态中性文件(即.mnf文件),就生成了模型中的柔性体,建立一个刚柔耦合模型.这种考虑了弹性特征的动力学模型,仿真精度大大提高.两者之间的数据传递方式如图1所示.图1 ADAMS和ANSYS之间的数据传递2 ANSYS和ADAMS结合使用实例如图2所示的机构为用于夹紧登月舱和宇宙飞船的夹紧机构.该机构由5个构件组成:原动件手柄(handle)、从动件摇臂(pivot)、连杆(link)、锁钩100 N,通过摇臂和连杆的传动使得锁钩在大地平面上向右滑动(锁钩左端用一个线性弹簧的拉力来模拟夹紧力),进而将登月舱与宇宙飞船夹紧.图2 模型示意图2.1 刚性体模型的建立首先,在从 Pro/E中建立机构的三维实体模型,进行装配后,通过从Pro/E和ADAMS 的接口将模型导入ADAMS中,定义相应的约束和运动关系,生成刚性体模型[7],如图2(b)所示;然后设置好仿真时间和步长,利用ADAMS进行机构仿真分析,得到构件位移、速度曲线,仅以连杆位移、速度为例.如图3所示.限于篇幅,不一一列出.图3 连杆在x方向的速度和位移曲线图进行完仿真分析以后,能够得到该夹紧机构中各个构件上指定点在全局坐标系x、y、z方向上的加速度、作用力、速度、位移的分量曲线和合成曲线.2.2 柔性体模型的建立接下来把从动件摇臂作为柔性体考虑再进行动力学分析.首先对摇臂进行网格划分,然后进行模态分析、计算,把该结果保存为模态中性文件MNF(Modal Neutral File),最后读入到ADAMS中,代替刚性体摇臂,建立一个刚柔耦合模型,对相应部位施加驱动和约束,进行考虑了构件弹性特征的系统动力学仿真[8][9].具体参数设置:弹性模量1.17e11 Pa,泊松比0.3,密度为4500 kg/m3.对其进行自由网格划分(Free),得到该摇臂计算模型共有20049个节点,12455个单元.模态分析结果如表1所示.表1 摇臂模态分析结果模态阶数频率/Hz 1 9.7190 2 13.066 3 53.075 4 73.648 5 91.890 6 137.16其中,摇臂第1阶、第6阶振型如下图4所示.图4 摇臂振型图2.3 刚柔耦合模型测试建立好刚柔耦合模型后,设置好相关参数,在ADAMS下对此机构进行动力学分析,通过数据曲线来分析机构的运动性能[10].当柔性体摇臂替代刚性体摇臂后,测量结果显示柔性体摇臂、连杆和锁钩三者几乎同步运动(如图5所示),与刚性体摇臂不同的是,用柔性体替换后,速度趋势变成了先反向加速(同样设向右为正),加速至最大速度后再减速,再正向加速至最大值后又减速.图5 柔性体摇臂、连杆与锁钩速度曲线图接下来把刚性体和柔性体摇臂的运动进行对比.从图6(a)可以看出,在力 F=100 N 时,刚性体摇臂与柔性体摇臂的速度变化趋势相似,但是滞后性显著,相差较大;当力增加到F=200 N时,其速度曲线如图6(b)所示,其速度变化趋势更加相似,并且滞后性明显减小,相差不大;当力继续增加到F=300 N时,刚、柔性体摇臂的运动变化几乎一致,如图6(c)所示(但是,力F并不是越大越好,具体情况这里不再作介绍).图6 不同力时的刚性体与柔性体摇臂速度曲线比较图3 小结利用机械动力学仿真软件ADAMS和有限元分析软件ANSYS联合仿真,完成了一个刚柔耦合模型的对比分析.在该夹紧机构中,柔性体对机构运动精度以及机构寿命产生了很的大影响.把摇臂构件用柔性体替代后,在ADAMS中利用虚拟样机技术进行动力学仿真证明了这一结论.很明显,这种影响是不能够忽视的.参考文献【相关文献】[1]郑建荣.ADAMS-虚拟样机技术入门与提高[M].北京:机械工业出版社,2002.[2]刘伟,高维成,于广滨.ANSYS12.0宝典[M].北京:电子工业出版社,2010.[3]张劲夫,许庆余,张陵.考虑连杆柔性和运动副粘性摩擦的曲柄滑块机构的动力学建模及计算[J].2001,22(3):274-276.[4]肖国伟,李光.柔性杆件系统虚拟样机设计及其动力学仿真分析[J].湖南工业大学学报,2009,23(4):62-64.[5]郭卫东.虚拟样机技术与ADAMS应用实例教程[M].北京:北京航空航天出版社,2008.[6]刘国庆,杨庆东.ANSYS工程应用教程[M].北京:中国铁道出版社,2003.[7]丁寿滨,常宗瑜,武雅洁,等.ADAMS与常用CAD软件之间的接口[J].微计算机信息,2005,21(30):202-204.[8]林国英,李光,刘少义.弹性四连杆机构动力学响应的数值求解[J].湖南工业大学学报,2008,22(4):105-108.[9]ZHENG Xiao-ya,YOU Jun-feng,ZHANG Duo,et al.Application of ADAMS and ANSYS to Mechanism A-nalysis[J].Journal of Solid Rocket Technology,2010,33(2):201-204.[10]刘治波,禹宏云.Pro/E、ADAMS与 ANSYS在虚拟设计中的联合应用[J].机械工程与自动化,2008,18(2):48-53.。
ADAMS柔性体运动仿真分析及运用
ADAMS柔性体运动仿真分析及运用摘要：ADAMS（Automated Dynamic Analysis of Mechanical Systems）是一种用于机械系统运动仿真分析的软件工具，它可以模拟复杂的运动和多体动力学行为。
本文介绍了ADAMS软件及其在柔性体运动仿真分析中的应用，包括柔性体建模、刚-柔耦合系统模拟、柔性体动力学分析和柔性体控制策略等方面。
1.引言ADAMS是一种用于机械系统运动仿真分析的软件工具，由美国MSC Software公司开发。
它可以模拟复杂的运动和多体动力学行为，广泛应用于机械系统设计、优化和性能评估等领域。
柔性体是一种具有形变和弯曲等特性的物质，出现在很多工程和机械系统中。
ADAMS软件能够对柔性体运动进行仿真分析，帮助工程师更好地理解和预测柔性体系统的运动行为。
2.ADAMS柔性体建模在ADAMS中，柔性体可以通过素材法（Material Subsystem）进行建模。
素材法是一种基于连续介质力学的方法，将物体划分为多个微小单元，并根据其材料性质和力学行为进行建模。
通过调整单元的尺寸和连接方式，可以模拟各种不同的柔性体结构和形变行为。
3.刚-柔耦合系统模拟在实际工程中，往往存在着刚体和柔性体相互作用的情况，这就需要进行刚-柔耦合的系统模拟。
ADAMS可以通过使用接触、连接和约束等功能来实现刚-柔耦合系统的建模。
例如，在汽车悬挂系统中，车轮和车身之间存在接触和连接关系，同时车身又是一个柔性体，这就需要通过ADAMS进行刚-柔耦合系统模拟。
4.柔性体动力学分析ADAMS可以对柔性体系统进行动力学分析，包括振动分析、形变分析和动态响应分析等。
通过设置初始条件和加载条件，可以对柔性体系统的运动行为进行模拟和分析。
例如，在机械臂系统中，可以通过ADAMS对机械臂的振动和形变进行分析，进而优化机械臂的结构设计和控制策略。
5.柔性体控制策略在柔性体系统中，控制策略对于保持系统的稳定性和精确性起着重要作用。
21ADAMS柔性体-刚柔耦合模块详解
ADAMS柔性体-刚柔耦合模块ADAMS柔性体理论1、ADAMS研究体系：a）刚体多体系统（低速运动）b）柔性多体系统（考虑弹性变形，大轻薄，高速）c）刚柔耦合多体系统（根据各个构件情况考虑，常用普遍仿真类型）大部分仿真分析都采用的是刚性构件，在受到力的作用不会产生变形，现实中把大部分构件当做刚性体处理是可以满足要求的，因为各个零件之间的弹性变形对于机构各部分的动态特性影响微乎其微。
但是需要考虑构件变形，变形会影响精度结果，需要对构件其应力大小和分布以及载荷输出研究的时候，以及薄壁构件，高精密仪器部件等，则需要当做柔性体对待，这样计算结果会准确一些。
对于柔性体机构，变形对动态影响起着决定性作用，刚柔耦合系统约束的添加必须考虑各个零部件之间的连接和受力关系，更可能还原实际工况，从而使模型更真实还原。
2、柔性体柔性体是由模态构成的，要得到柔性体就需要计算构件的模态。
柔性体最重要的假设就是仅考虑了相对于连体坐标系得晓得线性变形，而连体坐标系同时也在做大的非线性运动。
对于柔性体变形，模态中性文件必然存在某一些模态不响应，没有参与变形或者变性太大，参与系数非常小，比如前六阶或者不正常的阶数，如果去掉贡献较小的模态阶数，便可以提高仿真的效率。
3、模态谈到柔性体，就必然脱不了模态的概念，构件的模态是构件自身的一个物理属性，一个构件一旦制造出来，他的模态就是自身的一种属性，再将几何模型离散成有限元模型以后，有限元模型的各个节点有一定的自由度，这样所有的节点自由度的和就构成了有限元模型的自由度，一个有限元模型有多少自由度，它就有多少阶模态。
由于构件各个节点的实际位移是模态的按一定比例的线性叠加，这个比例就是一个系数，通常成为模态参与因子，参与因子越大，对应的模态对于构件变形的贡献量越多，因此对构件的振动分析，可以从构件的模态参与因子大小来分析，如果构建在振动时，某阶模态的参与因子大，可以通过改进设计，抑制改接模态对振动贡献量，可以明显降低构件的振动。
基于ADAMS与NASTRAN的刚柔耦合体动力学分析方法
目 前 ， 成 熟 的 商 业 化 ＣＡＥ 软 件 有 许 多 ， 其 中 最 著 名 的 是 ＭＳＣ 公 司 推 出 的 ＡＤＡＭＳ、Ｐａｔｒａｎ／Ｎａｓｔｒａｎ。 其 中 ＡＤＡＭＳ 是 多 体
（ ６） 通 常 计 算 弹 性 体 的 固 有 频 率 需 要 添 加 约 束 条 件 消 除 刚 体位移。但在生成柔性体时， 不需要定义约束条件。由 Ｎａｓｔｒａｎ 计 算生成的模态中性文件 （ ＭＮＦ 文件） ， 包含了柔 性 体 的 几 何 信 息、节点质量、模态、模态质量、模态刚度等信息。将 ＭＮＦ 文件导 入 ＡＤＡＭＳ 就可生成相应的柔性体模型。
力学方程：
（ ５）
Ｌ＝Ｔ－ Ｗ， Ｔ 和 Ｗ 分 别 为 动 能 和 势 能 ， & 为 能 量 损 耗 函 数 ， % 为选定的广义坐标， Ｑ 为投影到 % 上的广义力， ’ 为约束方程， ( 为对应于 ’ 的拉氏乘子。得到最终的动力学微分方程：
ADAMSCAR模块详细实例教学教程(柔性体篇)
13柔性体介绍 (253)13.1柔性体引入ADAMS建模 (253)13.1.1打开原有的X5后悬架模板 (254)13.1.2将小连杆的模态中性文件导入ADAMS (254)13.2利用Hyper Mesh及Motion View软件来生成模态中性文件MNF (257)13.2.1创建小连接杆的CAD模型 (257)13.2.2将iges格式文件导入到Hyper Mesh划分网格 (258)13.2.3创建材料 (269)13.2.4创建刚性单元 (274)13.2.5给刚性中心节点编号 (284)13.2.6导出nastran模板格式文件 (287)13.2.7创建h3d文件及MNF文件 (287)《柔性体篇》13柔性体介绍在模型中引入柔性体可以提高仿真的精度。
柔性体可采用模态中性文件（MNF）来描述。
该文件是一个二进制文件，包含了以下信息：几何信息（结点位置及其连接）；结点质量和惯量；模态；模态质量和模态刚度。
可以利用ANSYS、NASTRAN、ABAQUS等限元软件包进行分析并将结果写成模态中性文件，输入到ADAMS/View或ADAMS/Car中，建立相应零件的柔性体。
13.1柔性体引入ADAMS建模在模型中引入柔性体首先要在ADAMS/Car中读入模态中性文件，然后ADAMS/Car 会创建必要的几何实体用以显示柔性体。
然后在模型中与其它刚体部件之间施加约束。
本教程以后悬架的小连接板为例。
13.1.1打开原有的X5后悬架模板13.1.2将小连杆的模态中性文件导入ADAMS在ADAMS/Car中读入模态中性文件的过程如下：1）从Build菜单中选择Parts>Flexible Body>New设定对话框如下，在Left Modal Neutral File和Right Modal Neutral File里右击鼠标选择自己已经创建好的MNF文件，点击OK。
2）创建柔性体与刚体的中间连接体Interface Part 柔性体不能直接与刚体建立约束，必须通过中间体来连接。
adams建立柔性体
adams建立柔性体ADAMS是美国MDI公司开发的机械系统动力学仿真分析软件,其求解器采用多刚体动力学理论中的拉格朗日方程方法,建立系统动力学方程,对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析,输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。
对系统动力分析而言,结构本身的弹性变形与系统的宏观刚体运动同等重要。
ADAMS中的所有物体均以刚体定义,忽略结构柔度对系统的影响,一般的有限元分析软件对包含大位移运动的系统动力学分析又无能为力,因此在ADAMS中实现刚体和柔体相结合的系统动力学分析是一个较可行的解决方法。
1996年,ADAMS推出ADAMS/Flex模块,实现了同时包含刚体和柔体的机构动力学分析。
ADAMS中，有3种建立柔性体的方法：1.利用柔性梁连接，将一个构件离散成许多段刚性构件，离散后的刚性构件之间采用柔性梁连接，只适用于简单的构件，其实质还是刚性构件柔性连接，不算是真正的柔性体；离散柔性连接件：把一个刚性构件离散为几个小刚性构件，小刚性构件之间通过柔性梁连接，离散柔性连接件的变形是柔性梁连接的变形，并不是小刚性构件的变形，小刚性构件的任意两点不能产生相对位移，所以离散柔性连接件本质是刚性构件的范畴内。
每段离散件有自己的质心坐标系、名称、颜色和质量信息等属性，每段离散件是一个独立的刚性构件，可以像编辑其他刚性构件一样来编辑每段离散件。
柔性连接件的优点：这种柔性体可以模拟物体的非线性变形,但只适用于简单结构，可以直接帮助用户计算横截面的属性，比直接使用柔性梁连接将两个构件连接起来方便Build——Flexible bodies——Discrete Flexible LinkName：Dis_flex，系统自动按照Dis_flex_elem1、Dis_flex_elem2......的顺序给每个离散连接件起一个名称，Dis_flex_beam1、Dis_flex_beam2.......的顺序给每个柔性梁连接起一个名字Damping Ratio 设置柔性梁连接的粘性阻尼和刚度之间的比值Attachment 确定起始端和中终止端与其他构件之间的连接关系：free、刚性rigid、柔性flexible2.利用其他有限元分析软件将构件离散成细小的网格，进行模态计算，将计算的模态保存为模态中性文件MNF(Modal Neutral File)，直接读取到ADAMS中建立柔性体；由于采用的是模态线性叠加来模拟物体变形,因此模态式柔性体仅适用于线性结构的受力行为。
ADAMS-CAR模块详细实例教程(柔性体篇)
13柔性体介绍 (253)13.1柔性体引入ADAMS建模 (253)13.1.1打开原有的X5后悬架模板 (253)13.1.2将小连杆的模态中性文件导入ADAMS (254)13.2利用Hyper Mesh及Motion View软件来生成模态中性文件MNF (256)13.2.1创建小连接杆的CAD模型 (256)13.2.2将iges格式文件导入到Hyper Mesh划分网格 (257)13.2.3创建材料 (268)13.2.4创建刚性单元 (273)13.2.5给刚性中心节点编号 (282)13.2.6导出nastran模板格式文件 (283)13.2.7创建h3d文件及MNF文件 (284)《柔性体篇》13柔性体介绍在模型中引入柔性体可以提高仿真的精度。
柔性体可采用模态中性文件（MNF）来描述。
该文件是一个二进制文件，包含了以下信息：几何信息（结点位置及其连接）；结点质量和惯量；模态；模态质量和模态刚度。
可以利用ANSYS、NASTRAN、ABAQUS等限元软件包进行分析并将结果写成模态中性文件，输入到ADAMS/View或ADAMS/Car中，建立相应零件的柔性体。
13.1柔性体引入ADAMS建模在模型中引入柔性体首先要在ADAMS/Car中读入模态中性文件，然后ADAMS/Car会创建必要的几何实体用以显示柔性体。
然后在模型中与其它刚体部件之间施加约束。
本教程以后悬架的小连接板为例。
13.1.1打开原有的X5后悬架模板13.1.2将小连杆的模态中性文件导入ADAMS在ADAMS/Car中读入模态中性文件的过程如下：1）从Build菜单中选择Parts>Flexible Body>New设定对话框如下，在Left Modal Neutral File和Right Modal Neutral File里右击鼠标选择自己已经创建好的MNF文件，点击OK。
2）创建柔性体与刚体的中间连接体Interface Part柔性体不能直接与刚体建立约束，必须通过中间体来连接。
ADAMS柔性体-刚柔耦合模块详解
ADAMS柔性体-刚柔耦合模块一、ADAMS柔性体理论1、ADAMS研究体系：a）刚体多体系统（低速运动）b）柔性多体系统（考虑弹性变形，大轻薄，高速）c）刚柔耦合多体系统（根据各个构件情况考虑，常用普遍仿真类型）大部分仿真分析都采用的是刚性构件，在受到力的作用不会产生变形，现实中把大部分构件当做刚性体处理是可以满足要求的，因为各个零件之间的弹性变形对于机构各部分的动态特性影响微乎其微。
但是需要考虑构件变形，变形会影响精度结果，需要对构件其应力大小和分布以及载荷输出研究的时候，以及薄壁构件，高精密仪器部件等，则需要当做柔性体对待，这样计算结果会准确一些。
对于柔性体机构，变形对动态影响起着决定性作用，刚柔耦合系统约束的添加必须考虑各个零部件之间的连接和受力关系，更可能还原实际工况，从而使模型更真实还原。
2、柔性体柔性体是由模态构成的，要得到柔性体就需要计算构件的模态。
柔性体最重要的假设就是仅考虑了相对于连体坐标系得晓得线性变形，而连体坐标系同时也在做大的非线性运动。
对于柔性体变形，模态中性文件必然存在某一些模态不响应，没有参与变形或者变性太大，参与系数非常小，比如前六阶或者不正常的阶数，如果去掉贡献较小的模态阶数，便可以提高仿真的效率。
…………3、模态谈到柔性体，就必然脱不了模态的概念，构件的模态是构件自身的一个物理属性，一个构件一旦制造出来，他的模态就是自身的一种属性，再将几何模型离散成有限元模型以后，有限元模型的各个节点有一定的自由度，这样所有的节点自由度的和就构成了有限元模型的自由度，一个有限元模型有多少自由度，它就有多少阶模态。
由于构件各个节点的实际位移是模态的按一定比例的线性叠加，这个比例就是一个系数，通常成为模态参与因子，参与因子越大，对应的模态对于构件变形的贡献量越多，因此对构件的振动分析，可以从构件的模态参与因子大小来分析，如果构建在振动时，某阶模态的参与因子大，可以通过改进设计，抑制改接模态对振动贡献量，可以明显降低构件的振动。
ADAMS_CAR模块详细实例教程(柔性体篇)
13柔性体介绍 (253)13.1柔性体引入ADAMS建模 (253)13.1.1打开原有的X5后悬架模板 (253)13.1.2将小连杆的模态中性文件导入ADAMS (254)13.2利用Hyper Mesh及Motion View软件来生成模态中性文件MNF (256)13.2.1创建小连接杆的CAD模型 (256)13.2.2将iges格式文件导入到Hyper Mesh划分网格 (257)13.2.3创建材料 (268)13.2.4创建刚性单元 (273)13.2.5给刚性中心节点编号 (282)13.2.6导出nastran模板格式文件 (283)13.2.7创建h3d文件及MNF文件 (284)《柔性体篇》13柔性体介绍在模型中引入柔性体可以提高仿真的精度。
柔性体可采用模态中性文件（MNF）来描述。
该文件是一个二进制文件，包含了以下信息：几何信息（结点位置及其连接）；结点质量和惯量；模态；模态质量和模态刚度。
可以利用ANSYS、NASTRAN、ABAQUS等限元软件包进行分析并将结果写成模态中性文件，输入到ADAMS/View或ADAMS/Car中，建立相应零件的柔性体。
13.1柔性体引入ADAMS建模在模型中引入柔性体首先要在ADAMS/Car中读入模态中性文件，然后ADAMS/Car会创建必要的几何实体用以显示柔性体。
然后在模型中与其它刚体部件之间施加约束。
本教程以后悬架的小连接板为例。
13.1.1打开原有的X5后悬架模板13.1.2将小连杆的模态中性文件导入ADAMS在ADAMS/Car中读入模态中性文件的过程如下：1）从Build菜单中选择Parts>Flexible Body>New设定对话框如下，在Left Modal Neutral File和Right Modal Neutral File里右击鼠标选择自己已经创建好的MNF文件，点击OK。
2）创建柔性体与刚体的中间连接体Interface Part柔性体不能直接与刚体建立约束，必须通过中间体来连接。
多体系统软件MSCADAMS关于计算高速刚柔耦合以及大变形问题的局限
1多体系统软件MSC.ADAMS 关于计算高速刚柔耦合以及大变形问题的局限性1 1 1 郑彤章定国张林1 （南京理工大学理学院，江苏南京210094）摘要：ADAMSAutomatic Dynamic Analysis of Mechnical System软件是美国MDIMechanical Dynamics Inc.公司开发的机械系统动力学仿真分析软件，（现已并入美国MSC.software 公司）其求解器采用多体系统动力学理论中的拉格朗日方程方法，建立一系列复杂系统的系统动力学方程，对虚拟各种机械系统进行静力学、运动学和动力学分析。
目前，ADAMS 已经被全世界各行各业的数百家主要制造商采用。
但ADAMS 在计算大变形，刚柔耦合等问题存在着错误，这是因为它考虑变形的方程时没有考虑到二次耦合缩小量而导致不能计算刚柔耦合问题，更由于建立动力学方程后忽略了一些与耦合变形量相关的高阶量而不能计算大变形问题，本文以MSC.ADAMS 软件为基础，通过ANSYS 软件与其建立联合仿真，通过板和梁动力学的例子对ADAMS 软件，零次模型，一次模型的板和梁计算结果进行了比较，验证了ADAMS 计算结果的正确性，并证明了ADAMS对于考虑大变形以及刚柔耦合问题的一些局限性以及一次模型的优越性。
得到了ADAMS 软件适用的范围。
关键词：MSC.ADAMS，大变形，刚柔耦合，二次耦合变形量，ANSYS，适用范围0 引言随着航天器、机械臂、兵器发射、高速车辆等领域中的构件向高速、轻质、重载、高精度方向发展，使得柔性体大范围运动与其自身变形运动相耦合产生的动力学问题成为这些领域需解决的普遍问题和关键技术。
1987 年Kane1对固结在作大范围运动刚体上的悬臂梁建立了一个比较精确的模型，在柔性梁纵向位移中考虑了横向变形的耦合项，通过数值仿真表明传统的描述柔性多体系统动力学的混合坐标法在分析刚柔耦合动力学时存在缺陷，并首次提出了“动力刚化”概念。
ADAMS柔性体
ADAMS是美国MDI公司开发的机械系统动力学仿真分析软件,其求解器采用多刚体动力学理论中的拉格朗日方程方法,建立系统动力学方程,对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析,输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。
对系统动力分析而言,结构本身的弹性变形与系统的宏观刚体运动同等重要。
ADAMS中的所有物体均以刚体定义,忽略结构柔度对系统的影响,一般的有限元分析软件对包含大位移运动的系统动力学分析又无能为力,因此在ADAMS中实现刚体和柔体相结合的系统动力学分析是一个较可行的解决方法。
1996年,ADAMS推出ADAMS/Flex模块,实现了同时包含刚体和柔体的机构动力学分析。
ADAMS中，有3种建立柔性体的方法：1.利用柔性梁连接，将一个构件离散成许多段刚性构件，离散后的刚性构件之间采用柔性梁连接，只适用于简单的构件，其实质还是刚性构件柔性连接，不算是真正的柔性体；离散柔性连接件：把一个刚性构件离散为几个小刚性构件，小刚性构件之间通过柔性梁连接，离散柔性连接件的变形是柔性梁连接的变形，并不是小刚性构件的变形，小刚性构件的任意两点不能产生相对位移，所以离散柔性连接件本质是刚性构件的范畴内。
每段离散件有自己的质心坐标系、名称、颜色和质量信息等属性，每段离散件是一个独立的刚性构件，可以像编辑其他刚性构件一样来编辑每段离散件。
柔性连接件的优点：这种柔性体可以模拟物体的非线性变形,但只适用于简单结构，可以直接帮助用户计算横截面的属性，比直接使用柔性梁连接将两个构件连接起来方便Build——Flexible bodies——Discrete Flexible LinkName：Dis_flex，系统自动按照Dis_flex_elem1、Dis_flex_elem2......的顺序给每个离散连接件起一个名称，Dis_flex_beam1、Dis_flex_beam2.......的顺序给每个柔性梁连接起一个名字Damping Ratio 设置柔性梁连接的粘性阻尼和刚度之间的比值Attachment 确定起始端和中终止端与其他构件之间的连接关系：free、刚性rigid、柔性flexible2.利用其他有限元分析软件将构件离散成细小的网格，进行模态计算，将计算的模态保存为模态中性文件MNF(Modal Neutral File)，直接读取到ADAMS中建立柔性体；由于采用的是模态线性叠加来模拟物体变形,因此模态式柔性体仅适用于线性结构的受力行为。
ADAMS_CAR模块详细实例教程
13柔性体介绍................................................ 错误!未定义书签。
柔性体引入ADAMS建模..................................... 错误!未定义书签。
打开原有的X5后悬架模板.............................. 错误!未定义书签。
将小连杆的模态中性文件导入ADAMS ..................... 错误!未定义书签。
利用Hyper Mesh及Motion View软件来生成模态中性文件MNF .. 错误!未定义书签。
创建小连接杆的CAD模型............................... 错误!未定义书签。
将iges格式文件导入到Hyper Mesh划分网格............. 错误!未定义书签。
创建材料............................................. 错误!未定义书签。
创建刚性单元......................................... 错误!未定义书签。
给刚性中心节点编号................................... 错误!未定义书签。
导出nastran模板格式文件............................. 错误!未定义书签。
创建h3d文件及MNF文件............................... 错误!未定义书签。
《柔性体篇》13柔性体介绍在模型中引入柔性体可以提高仿真的精度。
柔性体可采用模态中性文件（MNF）来描述。
该文件是一个二进制文件，包含了以下信息：几何信息（结点位置及其连接）；结点质量和惯量；模态；模态质量和模态刚度。
可以利用ANSYS、NASTRAN、ABAQUS等限元软件包进行分析并将结果写成模态中性文件，输入到ADAMS/View或ADAMS/Car中，建立相应零件的柔性体。
ADAMS柔性体
ADAMS是美国MDI公司开发的机械系统动力学仿真分析软件,其求解器采用多刚体动力学理论中的拉格朗日方程方法,建立系统动力学方程,对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析,输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。
对系统动力分析而言,结构本身的弹性变形与系统的宏观刚体运动同等重要。
ADAMS中的所有物体均以刚体定义,忽略结构柔度对系统的影响,一般的有限元分析软件对包含大位移运动的系统动力学分析又无能为力,因此在ADAMS中实现刚体和柔体相结合的系统动力学分析是一个较可行的解决方法。
1996年,ADAMS推出ADAMS/Flex模块,实现了同时包含刚体和柔体的机构动力学分析。
ADAMS中，有3种建立柔性体的方法：1.利用柔性梁连接，将一个构件离散成许多段刚性构件，离散后的刚性构件之间采用柔性梁连接，只适用于简单的构件，其实质还是刚性构件柔性连接，不算是真正的柔性体；离散柔性连接件：把一个刚性构件离散为几个小刚性构件，小刚性构件之间通过柔性梁连接，离散柔性连接件的变形是柔性梁连接的变形，并不是小刚性构件的变形，小刚性构件的任意两点不能产生相对位移，所以离散柔性连接件本质是刚性构件的范畴内。
每段离散件有自己的质心坐标系、名称、颜色和质量信息等属性，每段离散件是一个独立的刚性构件，可以像编辑其他刚性构件一样来编辑每段离散件。
柔性连接件的优点：这种柔性体可以模拟物体的非线性变形,但只适用于简单结构，可以直接帮助用户计算横截面的属性，比直接使用柔性梁连接将两个构件连接起来方便Build——Flexible bodies——Discrete Flexible LinkName：Dis_flex，系统自动按照Dis_flex_elem1、Dis_flex_elem2......的顺序给每个离散连接件起一个名称，Dis_flex_beam1、Dis_flex_beam2.......的顺序给每个柔性梁连接起一个名字Damping Ratio 设置柔性梁连接的粘性阻尼和刚度之间的比值Attachment 确定起始端和中终止端与其他构件之间的连接关系：free、刚性rigid、柔性flexible2.利用其他有限元分析软件将构件离散成细小的网格，进行模态计算，将计算的模态保存为模态中性文件MNF(Modal Neutral File)，直接读取到ADAMS中建立柔性体；由于采用的是模态线性叠加来模拟物体变形,因此模态式柔性体仅适用于线性结构的受力行为。
ADAMS柔性体-刚柔耦合模块详解
ADAMS柔性体-刚柔耦合模块一、ADAMS柔性体理论1、ADAMS研究体系：a）刚体多体系统（低速运动）b）柔性多体系统（考虑弹性变形，大轻薄，高速）c）刚柔耦合多体系统（根据各个构件情况考虑，常用普遍仿真类型）大部分仿真分析都采用的是刚性构件，在受到力的作用不会产生变形，现实中把大部分构件当做刚性体处理是可以满足要求的，因为各个零件之间的弹性变形对于机构各部分的动态特性影响微乎其微。
但是需要考虑构件变形，变形会影响精度结果，需要对构件其应力大小和分布以及载荷输出研究的时候，以及薄壁构件，高精密仪器部件等，则需要当做柔性体对待，这样计算结果会准确一些。
对于柔性体机构，变形对动态影响起着决定性作用，刚柔耦合系统约束的添加必须考虑各个零部件之间的连接和受力关系，更可能还原实际工况，从而使模型更真实还原。
2、柔性体柔性体是由模态构成的，要得到柔性体就需要计算构件的模态。
柔性体最重要的假设就是仅考虑了相对于连体坐标系得晓得线性变形，而连体坐标系同时也在做大的非线性运动。
对于柔性体变形，模态中性文件必然存在某一些模态不响应，没有参与变形或者变性太大，参与系数非常小，比如前六阶或者不正常的阶数，如果去掉贡献较小的模态阶数，便可以提高仿真的效率。
…………3、模态谈到柔性体，就必然脱不了模态的概念，构件的模态是构件自身的一个物理属性，一个构件一旦制造出来，他的模态就是自身的一种属性，再将几何模型离散成有限元模型以后，有限元模型的各个节点有一定的自由度，这样所有的节点自由度的和就构成了有限元模型的自由度，一个有限元模型有多少自由度，它就有多少阶模态。
由于构件各个节点的实际位移是模态的按一定比例的线性叠加，这个比例就是一个系数，通常成为模态参与因子，参与因子越大，对应的模态对于构件变形的贡献量越多，因此对构件的振动分析，可以从构件的模态参与因子大小来分析，如果构建在振动时，某阶模态的参与因子大，可以通过改进设计，抑制改接模态对振动贡献量，可以明显降低构件的振动。
ADAMS_CAR模块详细实例教程(柔性体篇)
13柔性体介绍 (253)13.1柔性体引入ADAMS建模 (253)13.1.1打开原有的X5后悬架模板 (253)13.1.2将小连杆的模态中性文件导入ADAMS (254)13.2利用Hyper Mesh及Motion View软件来生成模态中性文件MNF (256)13.2.1创建小连接杆的CAD模型 (256)13.2.2将iges格式文件导入到Hyper Mesh划分网格 (257)13.2.3创建材料 (267)13.2.4创建刚性单元 (271)13.2.5给刚性中心节点编号 (279)13.2.6导出nastran模板格式文件 (281)13.2.7创建h3d文件及MNF文件 (282)《柔性体篇》13柔性体介绍在模型中引入柔性体可以提高仿真的精度。
柔性体可采用模态中性文件（MNF）来描述。
该文件是一个二进制文件，包含了以下信息：几何信息（结点位置及其连接）；结点质量和惯量；模态；模态质量和模态刚度。
可以利用ANSYS、NASTRAN、ABAQUS等限元软件包进行分析并将结果写成模态中性文件，输入到ADAMS/View或ADAMS/Car中，建立相应零件的柔性体。
13.1柔性体引入ADAMS建模在模型中引入柔性体首先要在ADAMS/Car中读入模态中性文件，然后ADAMS/Car会创建必要的几何实体用以显示柔性体。
然后在模型中与其它刚体部件之间施加约束。
本教程以后悬架的小连接板为例。
13.1.1打开原有的X5后悬架模板13.1.2将小连杆的模态中性文件导入ADAMS在ADAMS/Car中读入模态中性文件的过程如下：1）从Build菜单中选择Parts>Flexible Body>New设定对话框如下，在Left Modal Neutral File和Right Modal Neutral File里右击鼠标选择自己已经创建好的MNF文件，点击OK。
2）创建柔性体与刚体的中间连接体Interface Part柔性体不能直接与刚体建立约束，必须通过中间体来连接。
基于Adams刚柔耦合仿真分析及应用
基于 Adams刚柔耦合仿真分析及应用【摘要】：剪式稳定架系统常用于汽车车身输送线，可实现车身的升降与运输。
其上框架布置2台电机，通过皮带带动下框架和吊具，实现升降。
在实际运行过程中，由于存在升降皮带安装轮安装相位偏差、皮带缠绕驱动轮运行过程旋转半径波动、皮带不等长等因素，造成下框架倾斜。
在升降过程中，由于运动不平衡，4根剪式稳定架可能产生较大的作用力，存在安全隐患。
因为采用多刚体系统计算会产生卡死现象，所以对剪式稳定架进行柔性化处理，从而得到刚柔耦合的多体系统，然后进行动力学仿真分析，预测剪式稳定架的受力情况，为产品设计和优化提供参考。
【关键词】：剪式稳定架；Adams；刚柔耦合；仿真分析引言1996年，ADAMS推出ADAMS Flex模块，实现了同时包含刚体和柔体的机构动力学分析。
ADAMS中的柔性体分为离散式和模态式2种：离散式柔性体是把一个刚体构件离散为几个小刚性构件，小刚体构件之间通过柔性梁连接，离散式柔性体的变形是柔性梁的变形，并不是小刚体构件的变形，这种柔性体可以模拟物体的非线性变形，但只适用于简单结构；模态式柔性体是由ADAMS Flex模块或外部有限元软件生成，能根据构件的实际结构进行复杂建模，这种柔性体采用的是模态叠加法来模拟物体变形，故仅适用于线性结构的受力分析。
1刚柔耦合基本理论在外部载荷作用下，物体一定会发生弹性变形，所以，多体系统都可以等效认为是一个多柔性系统。
在这种情况下，如果所研究的部件刚度大并且不考虑部件的应力-应变响应，则可以将该部件视为刚体。
但是当所研究部件的弹性变形对系统的影响较大，或者在外部载荷作用下部件的变形较为明显时，则必须考虑部件的弹性系数。
此时，就需要把所研究部件进行柔性化处理，以使多体系统更接近实际情况。
本文进行刚柔耦合仿真时采用了RecurDyn中提供的有限元柔性体建模。
有限元柔性体实现了有限元技术与多体动力学的有机结合，克服了模态柔性体对接触问题建模不准确，柔性体变形后模态需要及时更新的缺点，采用节点之间的相对位移和旋转作为节点坐标来描述结构的变形，具有较高的计算精度。