练习二 创建柔性体并进行刚柔耦合仿真分析

练习二创建柔性体并进行刚柔耦合仿真

本示例将练习使用FlexPrep工具创建汽车下控制臂柔性体模型，通过替换汽车前悬架模型中刚性控制臂完成汽车前悬架的刚柔耦合仿真。练习中使用的下控制臂模型如图1所示。图2显示了汽车前悬架模型。

图1 下控制臂模型图2 汽车前悬架模型

创建柔性控制臂模型（MV-2010）

第1步：使用FlexPrep工具

练习中使用的模型均位于\tutorials\mv_hv_hg\mbd_modeling\flexbodies文件夹下。

1. 启动MotionView

2. 在Flex Tools下拉菜单中选择FlexProp，弹出FlexBodyProp对话框

图3 选择FlexProp工具

3. 激活OptiStruct Flexbody Generation，在下拉列表中选择Create OS prp(preparation) file and generate the

h3d flexbody

4. 点击Select Bulk Data File右侧的文件浏览按钮选择sla_flex_left.fem

注：在这里可以使用任何OptiStruct（fem）和Nastran（nas，dat，bdf）文件

5. 在Save the *.h3d file as栏中输入输出H3D文件的文件名：sla_flex_left.h3d

6. 在组件模态综合类型（Component Mode Synthesis Type）栏中选择Craig-Bampton方法

7. 在指定界面节点栏中（Specify Interface Node List）输入：4927+4979+4984

界面节点（Interface Node）指在多体动力学分析中机构约束或施加载荷的位置

8. 在Cutoff Type and value栏中选择Hightest Mode#并设置最高阶数为10

注：MotionView提供了两种方法限制待生成的H3D文件中模型的模态信息：指定模态最高阶数和指定模态最高截止频率。

9. 激活Perform Stress Recovery功能，使用这一功能，FlexPrep工具将在处理模型时计算模态应力

10. 激活Perform Strain Recovery功能，使用这一功能，FlexPrep工具将在处理模型时计算模态应变

11. Perform element check in OS mode默认选择YES，即默认将检查单元质量。

12. 在指定数据单位制（Specify Units in Bulk Data File）栏中，使用下列单位：

Mass Units：Kilogram

Length：Millimeter

Force：Newton

Time：Second

注：HyperMesh本身没有指定单位制，用户在创建柔性体时必须指定统一的单位以免产生错误的质量和转动惯量。

13. 设置好的FlexBodyPrep对话框如图4所示：

图4 FlexBodyPrep对话框

第2步：创建RBE2连接单元（可选步骤，如果已建立完整的RBE2可不进行此步）该步是利用HyperMesh二次开发工具，根据用户所选孔边界上的任意一个网格节点，自动生成孔中心

节点，并建立中心节点与孔边界节点RBE2单元的功能。该功能可以大大节省用户建立RBE2的时间，如果用户已经建立完整的RBE2单元可不需要进行此步。

RBE2单元通过指定主从节点来模拟节点间内在的运动关系，它通常用来模拟螺栓一类的刚性结构。如果在有限元模型存在孔特征并且希望使用孔中心节点作为界面点，此时需要将孔中心承受的载荷传递到孔壁的节点上。这种情况下，使用孔中心节点作为主节点、孔壁节点作为从节点的蛛网式RBE2单元将有效的达到这一目标。

模型sla_left_flex.fem中已经创建了三个蛛网式RBE2单元，本步中将描述使用Create RBE2 Spiders 功能创建第四个蛛网式RBE2单元。

1. 在FlexBodyPrep对话框中点击Create RBE2 Spiders按钮，此时将激活HyperMesh程序并显示包含

三个按钮的用户自定义页面，如图5所示。

图5 HyperMesh用户自定义页面

注：如果用户自定义页面没有显示，用户可以通过以下方式打开：

- 在view下拉菜单中激活utility menu

- 在utility menu标签中点击user按钮

2. 点击Info按钮，将弹出详尽描述创建蛛网式RBE2单元过程的对话框

3. 如图6所示，放大球铰位置处的有限元模型

图6 控制臂局部视图

4. 点击Step：Superspider创建蛛网式RBE2单元，一次只能创建一个。

5. 选择孔壁处的节点并点击Proceed

6. 生成的蛛网式RBE2单元如图7所示

图7 新创建的蛛网式RBE2单元

7. 点击Step3：Save and Close，软件将保存修改后的文件并自动抓取孔中心节点（界面点）。用户可以

为新的模型文件指定名称以便检查界面点是否已经添加到柔性体预处理文件上

8. 如图8所示，新创建的界面点已经添加到柔性体预处理文件上。

图8 FlexBodyProp面板

9. 点击OK，启动OptiStruct创建柔性体

第3步：查看并检验模型

1. 在工具栏中将应用程序转换成HyperView

2. 点击Load Model按钮，弹出Load Model面板

3. 点击文件浏览按钮打开H3D柔性体文件sla_flex_left.h3d，由于模态结果包含在同一个H3D文件中，

MotionView将在Load results栏自动使用相同的文件。

图9 导入模型

4. 点击Apply，载入模型。如图10所示