ANSYS与ADAMS联合仿真的关键

通过有限元方法得到MNF(MdoalNueartlFiel)模态中性文件向

ADAMs/Flex传递模型数据"它包含的信息主要有:柔性体的几何参数,包括各节点的位置坐标与连通性;节点的质量与转动惯量；各阶模态;模态广义质量和广义刚度"

MNF是不可读的压缩二进制文件,具有平台无关性,可以在各种软硬件系统之间交换"模态中性文件输入多体动力学软件ADAMS以后,其原点放在惯性坐标系的原点上,并且与模型中其他零件没有任何联系,可以通过运动副约束或柔性连接将其连接起来"。

但是在使用中还有一些问题需要注意:

1.对于移动副或平面内运动虚约束这样的约束不能直接加在柔性体上,需要通过一个无质量联接物体(哑物体)将零件连接起来,然后将约束施加在这个无质量联接物体上;

2.能够施加运动的运动副,如果有运动激励,不能施加在柔性体上;

3.柔性联接不能施加在柔性体上,需要无质量联接物体来间接施加在柔性体上。

中性文件的制作

在机械系统中，柔性体将会对整个系统的运动产生重要影响，在进行运动学分析时如果不考虑柔性体的影响将会造成很大的误差，同样整个系统的运动情况也反过来决定了每个构件的受力状况和运动状态，从而决定了构件内部的应力应变分布，因此如果要精确地模拟整个系统的运动，考虑柔性体部件对系统运动的影响或者想基于精确的动力学仿真结果，对运动系统中的柔性体进行应力应变分析则需要用到ANSYS与ADAMS两个软件。

ADAMS/Flex软件允许在ADAMS模型中根据模态频率数据创建柔性体部件，柔性体部件可能会对机械系统的运动产生重大的影响，在ADAMS模型中考虑柔性体部件的影响会极大地提高仿真精度,而ANSYS程序则提供了一种方便的创建柔性体部件的方法。

ANSYS程序在生成柔性体部件的有限元模型之后，利用adams.mac宏命令可以很方便地输出ADAMS软件所需要的模态中性文件jobname.mnf，此文件包含了ADAMS中柔性体的所有信息，在ADAMS软件中直接读入此文件即可看到柔性体部件的模型，指定好柔性体与其它部件的连结方式，并给系统施加必要的外载后即可进行系统的动力学仿真。

利用ansys软件生成中性文件的大致步骤为：进入ANSYS程序，建立柔性体的模型，并选择适当的单元类型来划分单元。在柔性体的转动中心（与刚性体的联接处）必须有节点存在，此节点在ADAMS中将作为外部节点使用，如果在联接处柔性体为空洞，则需在此处创建一节点,并使用刚性区域处理此节点（外部节点）与其周围的节点。选择外部节点,运行ANSYS程序的宏命令ADAMS生成ADAMS程序所需要的模态中性文件(jobname.mnf)。

下面将详细介绍利用ansys软件生成中性文件的过程。

一、前期准备工作

1、建立零件的三维模型并通过proe2.0与ansys10.0之间的接口将模型导入到ansys中。

2、明确该零件的材料属性，确定单元类型和实常数。

3、明确该零件在装配图中与其他零件的接触关系，为此后确定外连接点的坐标及刚性区域做好准备。

二、建立中性文件的详细步骤

1、进行单元类型定义，实体可选solid 45,质量单元选择mass21；

GUI操作如下：preprocessor——>element type——>add/edit/delete——>add——> solid ——>Brick 8node 45（添加实体单元），其下面的Element type reference number自动显示为“1”——>apply——>Structural Mass——>3D mass 21（添加质量单元）。

注：若无特殊要求，通常我们为实体所添加的单元均为线性的八节点的六面体单元，若采用非线性的中间带节点的四面体单元，其具有二次位移，适用于模拟不规则网格。六面体单元和带中间节点的四面体单元的计算精度都是很高的，他们的区别在于：一个六面体单元只有8个节点，计算规模小，但是复杂的结构很难划分出好的六面体单元，带中间节点的四面体单元恰好相反，不管结构多么复杂，总能轻易地划分出四面体，但是，由于每个单元有10个节点，总节点数比较多，计算量会增大很多，造成不必要的计算机资源的浪费。

2、编辑mass21质量单元，即给mass21质量单元设置实常数；防止求解时质量矩阵奇异

GUI操作如下：preprocessor——>real constants——>add/edit/delete——>add

——>选择mass21单元——>OK——>在对话框中填写属性，一般要很小的数值，如1e-5,1e-6等，如图2-1所示；

图2-1

3、设置材料特性，要求有弹性模量，泊松比，密度这些参数，以42CrMo材料为例，弹性模量为2.12⨯105Mpa，泊松比为0.28，密度为7.85⨯103Kg/m3，虽然在ANSYS中没有规定单位，但是需要用户自己去定义自己的单位制，这就会涉及到单位统一的问题。另外单位的选取要考虑计算结果分析的方便性，在工程实际应用中，多以N,mm,kg，s作单位，这样做的好处是省掉了仿真结果单位换算的麻烦，这样的单位足以反映实际工程的需要，因此本例中在向ansys输入材料特性时一定要以弹性模量为 2.12⨯105Mpa，泊松比为0.28，密度为7.85⨯10-6Kg/mm3为准，统一单位这点很重要，否则仿真得出的结果将与实际的结果有很大的差距。一定要注意！！！！

GUI操作如下：preprocessor——>Material Props——>Material Models——>双击Structural ——>双击Linear——>双击Elastic——>双击Esotropic，在对话框中填写材料特性，如图2-2所示——>OK——>双击Density，在对话框中填写材料密度，如图2-3所示——>OK——>Material——>Exit，完成材料特定的输入；

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