2023年CAE软件操作小百科51.doc

CAECAE 软件操作小百科（软件操作小百科（5151）陈洁 1 如何使用 Adams 创建柔性体？Adams 是结合柔性体和刚体模型进行动力学分析的软件。使用 Adams 分析柔性体动力学，并建立柔性体有 3 种方法：一是离散柔性连接杆;二是利用Adams/AutoFlex 模块直接在 Adams/View 中生成模态中性文件（model neutral file，MNF），该方法只能生成简单柔性体，如杆和圆柱等;三是使用其他有限元软件（如 ANSYS、Nastran、HyperMesh 等）划分网格、计算模态、生成 MNF，再导入 Adams 建立柔性体。第一种方法属于离散式柔性体方法，将构件离散成梁单元模拟实际变形，其实质仍是刚性连接，因此只适用于简单构件。后 2 种方法属于模态式柔性体方法，通过划分网格和有限元方法计算构件的自然频率和对应模态，对模态进行线性叠加模拟柔性体变形，因此只适用于线性变形。通过有限元软件生成 MNF 并导入 Adams 创建柔性体的方法使用较为广泛，有 3种软件可以生成 MNF 柔性体文件，分别是 Patran/Nastran、ANSYS 和HyperMesh。2 如何使用 Patran/Nastran 生成 MNF 柔性体？利用 Patran 建立模型并划分网格，定义材料属性，材料参数的单位与 Adams 选择的计算单位一致。建立 RBE2 的 MPC 点，在 Patran 中定义外部节点，将 MPC点加入 DOF List，并选择全部自由度，参数设置窗口见图 1。在 Patran 中定义Nastran 分析参数。定义 Adams 的模态中性输出，见图 2;选择 GpStress 和GpStrain，输出含有应力信息的 MNF，其中 Num.Shapes of Adams 是 Nastran分析的模态阶数，不小于 EIGRL 要求的模态+6+load case 的总量。指定输出的模态数，Number of Desired Roots 为 Nastran 的 EIGRL 指令;设定Nastran 计算输出结果，选择 Gird Point Stresses，见图 3;点击 Apply 后生成 bdf 文件。在 Nastran 中提交 Patran 生成的 bdf 文件进行计算，可生成 MNF、out、xdb 等文件。MNF 文件为 Adams 的柔性体格式;out 文件为 OP2 格式，用于Fatigue 分析;xdb 为 XDB 格式，只包含 EIGRL 要求的模态。Adams 可以直接导入 MNF 生成柔性体。3 如何使用 ANSYS 生成 MNF 柔性体？通过 ANSYS 与 Adams 接口可实现利用 ANSYS 生成柔性体构件的目标，运行adams.mac 宏命令可生成 MNF，其中 ANSYS 与 Adams 接口有 3 种连接方法。3.1 刚性区域法 首先，利用 ANSYS 建立柔性体模型并建立单元，一般包含构件 3D 单元和MASS21 单元等 2 种单元。MASS21 单元只用于连接点单元。然后，创建连接点（keypoints）并赋予 MASS21 属性即可。最后，建立刚性区域，即连接点和接触面上的所有节点。在 ANSYS 中，连接点为主节点，接触面上的节点为从节点，可分别建立 Component，组装成一个 Assembly。进行 MNF 输出设置。首先，设置分析类型，抽取模态数和选取主节点;然后，保存并创建 Adams 的导出文件，即可输出 MNF;最后，在 Adams 中直接导入 MNF 创建柔性体，进行后续仿真。刚性区域法使用约束方程连接结构和接口，力分布在接触面上。MASS21 单元使接口有 6 个自由度，因此可以传递力矩，但设置过程比较繁琐。3.2 蜘蛛网法 在建立的接口处直接创建节点，无须创建 MASS21 单元，用直接创建的节点和对应的接触节点创建梁单元（BEAM188）。蜘蛛网法使用三维蜘蛛网型梁连接结构和接口，力分布在接触面上，梁单元提供 6 个自由度，因此也可以传递力矩。3.3 梁单元法 在建立的接口处创建节点，然后将该节点与某个节点创建梁单元。梁单元法使用梁连接结构和接口，力施加在节点上，并且没有转动自由度，因此不能传递力矩，不推荐使用。利用以上方法创建节点后，运行 ANSYS 的 Adams 宏命令即可生成 MNF。输出 MNF命令包括 Adams 和 nModes 输出模态数目、KStress 应力应变输出开关等。MNF中包含柔性体质量、质心、频率、振型、对载荷的参与因子等信息。4 如何使用 HyperMesh 生成 MNF 柔性体？第一种方法是先生成 h3d 文件，再将其转化为 MNF。HyperMesh 只保留网格材料属性，单位与 Adams 中一致。首先，使用 MotionView 中的 flex prep 选择所需文件并设置参数，使用 OS 输出柔性体文件，指定界面点，勾选柔性体中需要显示的应力、应变结果以及单位设置，并生成 h3d 文件;然后，使用 flex prep，选择 translation of flexbody files 和转化方法选项，选择 h3d 文件并保存，将 h3d 文件转换为 MNF。第二种方法是使用 HyperMesh 直接生成柔性体 MNF。第一步，建立网格、材料和单元属性卡片。第二步，创建名为 ASET 的 Load collectors 定义模态，设置CMSMETH 卡片和定义模态综合法，其中 CB 和 GG 方法为 MBD 模态计算方法，CBN、GUYAN 方法为多体模态计算方法。第三步，创建约束，设置 ASET 卡片和 load type，将 constraint 设为 ASET，用 constraint 进行自由度约束。第四步，创建载荷步，设置控制卡片，在 Control Cards 面板中设置应力应变位移等结果输出，在 DTI UNITS 处设置柔性体单位，OUTPUT 选择 ADAMSMNF 輸出 MNF。第五步，建立一个 Loadsteps，选择 generic 类型，提交求解得到 MotionView 的MNF 文件。（摘自同济大学郑百林教授CAE 操作技能与实践课堂讲义）