基于ANSYS-ADAMS的刚柔耦合仿真

基于ANSYS-ADAMS的刚柔耦合仿真

在前面某篇博文中，我在ANSYS WORKBENCH内部做了一个刚柔耦合仿真以后，有朋友希望知道如何用ANSYS和ADAMS来做联合仿真。我这里做了双曲柄机构如下图。

上图中，连杆是柔性体，是从ANSYS经典界面中生成的。而两个曲柄都是在ADAMS 中生成的。下面说明主要的步骤。

1.创建连杆的几何模型。（三维实体，ANSYS经典界面，下同）

2. 添加两种单元类型。SOLID185为连杆的实体单元，BEAM188用于创建蛛网结构。

3. 添加材料类型。第一种给连杆，第二种给蛛网结构的梁。

4.创建截面类型。主要是设定面积，转动惯量等，为梁单元的截面。

5. 用SOLID185给连杆划分网格。

6. 在两个圆孔中心创建两个节点。这两个节点在后面用于与ADAMS中的刚体相连接。

7. 在第一个节点与周围的圆上节点之间创建BAEM188蛛网单元。

8. 在第二个节点与周围的圆上节点之间创建BAEM188蛛网单元。

这是创建完毕后的整体效果

9.进入到ANSYS中的ADAMS接口设置。

首先选择两个圆心接口节点。

OK后弹出下面的设置对话框

确定选择后，点击“solve and create export file to ADAMS”1分钟不到就生成了ADAMS所需要的模态中性文件，如下图。

下面进入到ADAMS。

1. 打开ADAMS201

2.

2. 在工具栏中选择ADAMS/FLEX按钮以创建柔性体

3. 在下面对话框确定柔性体的名称，并指定前面的模态中性文件的位置，然后OK

4. 片刻之后，该模型生成，如下图。

5. 在ADAMS中加入两个曲柄。

6. 加入四个转动副。一定要注意，在曲柄和连杆之间添加转动副时，是在前面的两个节点位置处创建的。

7. 对原动件的转动副施加转动约束。

8.进行仿真。

9. 下面是仿真的结果.

到此结束。

可见，上面的步骤中，ANSYS中的操作是关键。如果朋友们对里面的细节不清楚，只需要查看ANSYS APDL中关于ANSYS-ADAMS的帮助，我用的连杆就来自那个例子。

21ADAMS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。 利用有限元技术，通过计算构件的自然频率和对应的模态，按照模态理论，将构件产生的变形看作是由构件模态通过线性计算得到的。在计算构建模态时，按照有限元理论，首先要将构件离散成一定数量的单元，单元数量越多，计算精度越高，单元之间通过共用一个节点来转递力的作用，在一个单元上的两个点之间可以产生相对位移，再通过单元的材料属性，进一步计算出构建的内应力和应变。 …………柔性体模态与有限元模态区别不同？ …………约束模态？ …………正交模态？ ADAMS中建立柔性体的三种方法：离散柔性连接杆、ADAMS/ViewFlex模块生成mnf文件、FEA有限元软件输出mnf文件 二、离散柔性连接杆 1、定义：将一个构件离散成几段或者许多段小刚性构件，每个小刚性构件之间通过柔性梁连接，变形

实验一-交叉耦合滤波器设计与仿真

实验一交叉耦合滤波器设计与仿真 一、实验目的 1.设计一个交叉耦合滤波器 2.查看并分析该交叉耦合滤波器的S参数 二、实验设备 装有HFSS 13.0软件的笔记本电脑一台 三、实验原理 具有带外有限传输零点的滤波器，常常采用谐振腔多耦合的形式实现。这种形式的特点是在谐振腔级联的基础上，非相邻腔之间可以相互耦合即“交叉耦合”，甚至可以采用源与负载也向多腔耦合，以及源与负载之间的耦合。交叉耦合带通滤波器的等效电路如下图所示。在等效电路模型中，e1表示激励电压源，R1、R2分别为电源内阻和负载电阻，ik （k=1,2,3,…,N）表示各谐振腔的回路电流，Mij表示第i个谐振腔与第k个谐振腔之间的互耦合系数(i,j=1,2,…,N，且i≠j)。在这里取ω0=1，即各谐振回路的电感L和电容C均取单位值。Mkk（k=1,2,3,…,N）表示各谐振腔的自耦合系数。 n 腔交叉耦合带通滤波器等效电路如下图所示:

e R 2 这个电路的回路方程可以写为 ?? ? ??? ? ??? ? ??????????????????????? ? ?? ???++=????????????????????---------N N N N N N N N N N N N n N N N N N i i i i i R s jM jM jM jM jM s jM jM jM jM jM s jM jM jM jM jM s jM jM jM jM jM s R e 13212,1321,11,31,21,131 ,3231321,22312 11,11312110000M Λ ΛM M ΛM M M ΛΛΛM 或者写成矩阵方程的形式：I R M sU ZI E )(0++==j 其中，??? ? ? -=+ =ωωωω11j j j s 一般来讲，频率都归一成1，即ω≈ω0=1,则 ij ij ij M j M j jM 0ωω≈≈ 其中E 为电压矩阵，I 为电流矩阵，Z 为阻抗矩阵， R M U Z ++=00j s U0是N ×N 阶单位矩阵。M 是耦合矩阵，它是一个N ×N 阶方阵，形式如下：

ansys和adams刚柔耦合详细步骤

ANSYS与ADAMS进行联合柔性仿真 基本思路：在ANSYS进行.mnf文件输出，然后把输出的.mnf文件输入ADAMS，进行零件更换。然后在ADAMS 进行加载约束，仿真，查看结果。 软件:ANSYS10,ADAMS 2007 R3 具体步骤： 一ANSYS输出.mnf柔性文件 1.1 建立单元 单元1：solid45 或者其他3D单元 单元2：MASS21,此单元只用于连接点单元 设置弹性模量，泊松比，密度3个参数 1.2导入模型（.x_t）或者建立模型 完成后，创建连接点，ANSYS要求必须是2或者2个以上的连接点

创建连接点：如下图，在下面2个圆柱孔的中心，注意是圆柱体的中心，不是某个面得中心，创建2个keypoints。具体方法，看个人而定。 1.3 划分单元 对体用3D单元划分，我选用meshtool方法

接下来设置real constants，这个参数设置，一定要到等到3D网格划分完后再设置 对MASS21 进行设置。

Real constant Set No. 要大于2，下面的值要非常小。 然后对连接点，即keypoints进行单元划分：先设置keypoints 属性，如下 然后划分单元，用meshtool, 对keypoints划分单元，结果如下如下图

1.4建立刚性区域 刚性区域都是节点=连接节点+刚柔接触的面上所有节点 在ANSYS里面，这一步，连接点为主节点，刚柔接触面上的所有节点为从节点首先得按如下2个图片进行主节点和从节点节点组合。（或者用循环语句也行）

1.4.1建立主节点component 选择1个主节点，即连接节点。 接下来

刚柔耦合动力学的建模方法

第42卷第11期 2008年11月 上海交通大学学报 JOU RN AL O F SH AN G HA I JIA OT O N G U N IV ERSIT Y Vol.42No.11 Nov.2008 收稿日期:2007 10 08 基金项目:国家自然科学基金资助项目(10772113);高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20040248013) 作者简介:洪嘉振(1944 ),男,浙江宁波市人,教授,博士生导师,研究方向:多体系统动力学与控制.电话(T el.):021 ********; E mail:jzhong@s https://www.wendangku.net/doc/9c10396699.html,. 文章编号:1006 2467(2008)11 1922 05 刚柔耦合动力学的建模方法 洪嘉振, 刘铸永 (上海交通大学工程力学系,上海200240) 摘 要:对柔性多体系统动力学研究的若干阶段和研究现状进行回顾,对已有的刚柔耦合动力学建模方法进行总结.为了对已有的建模方法进行评价,提出了5项指标:科学性、通用性、识别性、兼容性和高效性,指出现有的建模方法尚无法满足工程实际应用的需要,应研究满足全部评价指标的刚柔耦合动力学建模方法.文中对今后柔性多体系统刚柔耦合动力学的几个研究方向进行展望,包括理论建模、计算方法和试验研究等方面. 关键词:刚柔耦合系统;动力学;建模方法;评价指标中图分类号:O 313 文献标识码:A Modeling Methods of Rigid Flexible Coupling Dynamics H ON G J ia z hen, L I U Zhu y ong (Department of Engineering M echanics,Shanghai Jiaotong Univ er sity,Shanghai 200240,China)Abstract:A brief review about several phases and present status o f flexible multi bo dy dynamics w as given and the ex isting m odeling m ethods o f r ig id flex ible coupling dynam ics w ere sum marized.Five indexes,in cluding scientific index,g eneral index,identifiable index,compatible index and efficient index ,w ere pro posed to evaluate the ex isted mo deling methods.It show s that the ex isted m odeling metho ds can no t satis fy the actual needs of eng ineer ing application and new modeling m ethod w hich satisfies all the evaluating index es should be inv estig ated.T he r esearch tar gets including modeling theor y,com putational methods and exper im ents w er e sugg ested for the rigid flexible co upling dynamics o f the flex ible multi body sys tems. Key words:rigid flex ible coupling sy stem s;dy nam ics;mo deling methods;evaluating index 柔性多体系统是指由多个刚体或柔性体通过一定方式相互连接构成的复杂系统,是多刚体系统动力学的自然延伸.考虑刚柔耦合效应的柔性多体系统动力学称之为刚柔耦合系统动力学,主要研究柔性体的变形与其大范围空间运动之间的相互作用或相互耦合,以及这种耦合所导致的动力学效应.这种耦合的相互作用是柔性多体系统动力学的本质特 征,使其动力学模型不仅区别于多刚体系统动力学,也区别于结构动力学.因此,柔性多体系统动力学是 与经典动力学、连续介质力学、现代控制理论及计算机技术紧密相联的一门新兴交叉学科[1 3],它对高技术、工业现代化和国防技术的发展具有重要的应用价值. 根据力学的基本原理,基于不同的建模方法,得

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。 利用有限元技术，通过计算构件的自然频率和对应的模态，按照模态理论，将构件产生的变形看作是由构件模态通过线性计算得到的。在计算构建模态时，按照有限元理论，首先要将构件离散成一定数量的单元，单元数量越多，计算精度越高，单元之间通过共用一个节点来转递力的作用，在一个单元上的两个点之间可以产生相对位移，再通过单元的材料属性，进一步计算出构建的内应力和应变。 ....... 柔性体模态与有限元模态区别不同？ ....... 约束模态？ ....... 正交模态？ ADAM中建立柔性体的三种方法：离散柔性连接杆、ADAMS/ViewFlex模块生成mnf文件、FEA有限元软件输出mnf文件 离散柔性连接杆 1、定义：将一个构件离散成几段或者许多段小刚性构件，每个小刚性构件之间通过柔性梁连接，变形也只是柔性梁的变形，并不是那些刚性体的变形，刚性体上任意两点的之间并不会产生位移，本质上依旧是刚性构件柔性连接不算真的柔性体，该方法只限于简单构件的使用。 2、使用方法（ADAMS软件实例解说操作） 3、每段离散件都有自己的质心坐标系、名称、颜色和质量信息等属性，每段离散件都是独立的，可以分别编辑。

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，到底有几个构件。（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 →create 然后在弹出的新窗口中设置相应的Part Name，然后单击OK →OK 。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。

多轴联动系统耦合控制的分析与仿真

多轴联动系统耦合控制的分析与仿真 发表时间：2018-07-03T10:36:17.270Z 来源：《电力设备》2018年第9期作者：李仁伟 [导读] 摘要：建立了多轴联动系统的同步误差模型，将交叉耦合结构等效为一种带敏感函数的模型，并用以分析耦合控制器对交叉耦合系统性能的影响。 (国网北京顺义供电公司北京顺义 101300) 摘要：建立了多轴联动系统的同步误差模型，将交叉耦合结构等效为一种带敏感函数的模型，并用以分析耦合控制器对交叉耦合系统性能的影响。在Matlab/Simulink环境下对双轴和三轴交叉耦合系统进行仿真，验证了本文的分析结论。 关键词：多轴联动；交叉耦合；同步误差 1 引言 多轴联动系统广泛应用于各类精密机械加工、编织、缠绕及轧钢等机电一体化设备。随着自动化水平及生产工艺要求的不断提高，现有控制方式已不能完全适应现代化生产的需要。因此，研究开发高性能的多轴协调控制策略具有普遍的现实意义和广泛的应用前景。 现今的多轴联动系统存在两种较为典型的结构，一种是非耦合结构，另一种是交叉耦合结构[1]。前者各个单轴控制系统独立运行，相互之间的控制没有任何电气上的连接，每台电机各自跟踪给定的位置信号，这种结构较为简单，但是当各轴的位置输出出现不同步时，仅能依靠单轴控制器来矫正误差，这种情况下同步误差较大，不能满足一些对同步性能要求较高的应用场合；交叉耦合控制结构是将各台电机输出的位置信号进行比较，从而得到一个同步误差补偿信号，再经过耦合控制器进行放大后分别前馈到单轴系统的输入端，各轴都修正本轴的状态以与其它轴实现快速同步，系统能够很好地抑制因某一台电机输出受到扰动而出现的同步误差，从而获得良好的同步控制精度[2-4]。然而耦合结构中耦合控制器的增益受系统稳定性的限制不能设计得过大，否则会急剧恶化稳定性，因而设计耦合控制器时需要严格控制增益大小。 本文对双轴和三轴驱动系统进行了研究，根据工程实际定义了两种情况下同步误差的概念，然后推导了耦合环节引入前后同步误差的关系模型。由这一关系模型分析了耦合控制器所起的作用，并探究了过大的增益对系统稳定性的具体影响。最后，通过Matlab/Simulink环境下的仿真结果验证分析结论。 2双轴系统 2.1 双轴同步误差模型 在两电机联动实现位置轨迹控制的场合，X轴和Y轴的位移分别由两套电机系统执行，输出为两台电机转子位置角度，两台电机通过十字滑台或其他机械部件相连，将转子位置角度转换为X轴和Y轴的位移，共同实现被控制对象的二维运动轨迹。 设T为被控对象期望达到的参考位置，P=[P1 P2]T为被控对象的实际位置，为目标位置轨迹的角度。 图1 双轴系统同步误差模型 理想情况下目标会沿着两台电机联动输出的位置信号运动，其路线为给定轨迹，然而实际情况中会由于各种扰动和控制精度的限制，实际运动的轨迹通常与给定轨迹存在偏差，由图1定义单轴跟踪误差e和双轴同步误差分别为 (1) (2) 式中L=[-sinθ cosθ]为变换矩阵。由式(2)可知，双轴同步误差是由单轴跟踪误e1,e2和轨迹角度θ共同决定的。 2.2 交叉耦合控制系统 双轴交叉耦合系统中，X轴和Y轴系统的跟踪误差被转换为同步误差后经过耦合控制器前馈到系统输入端，通过双轴之间的耦合提升系统的同步性能，其结构如图2(a)所示。 图2 双轴交叉耦合控制系统 图2中分别为X轴和Y轴电机调速系统的输入和输出转速信号，c为同步误差。C为耦合控制器，通常采用比例(P)控制，即C=kc；Gp1(s)，F1(s)，Gp2(s)和F2(s)分别为X轴和Y轴系统的位置环控制器和前馈控制器。交叉耦合系统中的X轴和Y轴均为带前馈的典型伺服系统，由调速系统，位置环控制器和前馈控制器组成。 引入交叉耦合环节前后，双轴系统的简化结构框图如图3所示，图3(a)为双轴并联运行的非耦合结构，图3(b)为交叉耦合结构。图中M=diag(M1，M2)，o为非耦合结构下的同步误差。

某火炮减速器刚柔耦合动力学仿真

某火炮减速器刚柔耦合动力学仿真 王炎，马吉胜 （军械工程学院 武器系统仿真研究所, 河北 石家庄 050003） 摘要：通过CATIA 与LMS https://www.wendangku.net/doc/9c10396699.html,b Motion 无缝接口实现了实体模型的数据导入。以多刚体动力学和柔性多体动力学理论为基础，建立了包含柔性轴和柔性箱体的方向机刚柔耦合虚拟样机模型。通过仿真分析了柔性体对齿轮啮合力的影响，得到了耦合作用下箱体及齿轮轴的应力和变形，为耦合动载工况下的减速器设计提供了理论依据。 关键词：啮合力；刚柔耦合；模态综合法；https://www.wendangku.net/doc/9c10396699.html,b Motion. 引言： 减速器是在原动机和工作机之间用于降低速度、增大扭矩的传动装置，其主要部件包括齿轮、轴、轴承和箱体等。减速器输出端啮合力往往很大，当箱体、轴材料刚度较小时，箱体、轴的柔性变形与输出齿轮啮合力的耦合作用不可忽略。某火炮方向减速器如图1所示，齿圈1固定不动，输出端齿轮2与齿圈1啮合带动整个减速器及炮塔绕齿圈1转动。输出端齿轮2采用悬臂梁结构，如果箱体和齿轮轴变形过大则使啮合振动更加恶劣，不能保证传动精度。在设计过程中为减轻减速器重量，欲将箱体由40CrNiMoA 改为ZL205。为探讨采用轻质箱体后，箱体、轴的柔性变形是否会使啮合振动显著增大，本文以柔性多体动力学理论为基础，综合考虑箱体、轴的变形与啮合力的耦合作用，建立了该减速器刚柔耦合动力学模型，通过分析耦合作用下载荷特性，以及箱体、轴动载下的应力和变形验证了减重设计方案的可行性，为箱体和轴等部件的选材及强度校核提供了理论依据。 图1 某火炮方向减速传动示意图 图2 齿轮扭转振动模型 1 啮合力模型 在减速器的虚拟样机建模过程中，难点在于啮合力模型的建立，在多体软件中，啮合力建模主要由以下两种模型： 1、基于齿轮参数的啮合力模型[1,2]。 该方法以齿轮系统动力学为基础，根据齿轮系统动力学中的运动方程，建立齿轮系统扭转振动模型如图2所示。根据牛顿定律可得这一系统的动力学模型： (())()(())p p p m p p g g p p p g g p I R C R R e t R K t f R R e t T θθθθθ????? +??+??= （1） (())()(())g g g m p p g g g p p g g g I R C R R e t R K t f R R e t T θθθθθ????? ??????=? （2） ()(())(())p p g g m p p g g F K t f R R e t C R R e t θθθθ??? =??+??啮合力 （3） 式中：,p g I I 为主、被动轮的转动惯量；,p g θθ为主，被动轮的扭转振动位移；,p g R R 为主、被动轮的基圆半径；()K t 为时变啮合刚度；,p g T T 为作用在主，被动轮上的外力矩；()e t 为齿轮传动误

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

UM软件入门系列教程04：刚柔耦合动力学仿真-pub

目录 1．曲柄-滑块机构 (1) 1.1配置ANSYS工作环境 (3) 1.2准备连杆柔性体模型 (4) 1.2.1在ANSYS里的工作 (4) 1.2.2柔性子系统向导 (6) 1.3刚柔耦合系统动力学建模 (12) 1.3.1创建几何图形 (13) 1.3.2创建刚体 (15) 1.3.3创建柔性子系统 (16) 1.3.4创建铰 (17) 1.4刚柔耦合系统动力学仿真 (20) 2．柔性平台-电机模型 (26) 2.1准备柔性平台 (27) 2.1.1在ANSYS环境里工作 (28) 2.1.2在ANSYS Workbench环境里工作 (29) 2.1.3柔性子系统向导 (36) 2.2刚柔耦合系统动力学建模与仿真 (37) 2.2.1导入柔性平台 (37) 2.2.2连接柔性平台与大地 (38) 2.2.3创建几何图形 (38) 2.2.4创建力元 (42) 2.2.5导入电机子系统 (45) 2.2.6设置电机转子速度曲线 (47) 2.2.7连接电机与柔性平台 (49) 2.2.8计算系统平衡位置和固有频率 (51) 2.2.9运动仿真 (53)

1．曲柄-滑块机构 本例模型为一个曲柄-滑块机构，如图 1.1所示。在{UM Data}\SAMPLES\ Flex目录有一个名为slider_crank_all的模型。这个模型里共有三个曲柄-滑块机构，其不同之处在于构件连杆的建模方式： ?连杆为一个刚体； ?连杆为一个子系统，由11个刚体通过铰和力元连接而成； ?连杆为一个柔性体，从有限元软件导入。 图1.1 曲柄-滑块机构：1-机架，2-曲柄，3-连杆，4-滑块 这里主要介绍第三个模型——刚柔耦合机构的建模流程： 1.建立连杆的有限元模型； 2.计算所需的模态，并转换保存为UM格式； 3.创建几何图形； 4.创建刚体（曲柄和滑块）； 5.导入连杆弹性体； 6.创建铰和力元。 前两步在ANSYS里进行，后面四步在UM软件里进行。 备注：UM使用子系统技术处理外部导入的柔性体，每个柔性体都是一个独立的子系统，导入时选择Linear FEM Subsystem类型。 我们可以先创建一个工作目录，方便后续模型使用，如：{UM Data}\My Models，或者D:\models。 以下以“.\”来表示工作目录。在这个目录下我们再创建两个子文件夹：?flexbeam：存放柔性体数据； ?slider_crank_fem，存放刚柔耦合模型。

基于ANSYS-ADAMS的刚柔耦合仿真

基于ANSYS-ADAMS的刚柔耦合仿真 在前面某篇博文中，我在ANSYS WORKBENCH内部做了一个刚柔耦合仿真以后，有朋友希望知道如何用ANSYS和ADAMS来做联合仿真。我这里做了双曲柄机构如下图。 上图中，连杆是柔性体，是从ANSYS经典界面中生成的。而两个曲柄都是在ADAMS 中生成的。下面说明主要的步骤。 1.创建连杆的几何模型。（三维实体，ANSYS经典界面，下同） 2. 添加两种单元类型。SOLID185为连杆的实体单元，BEAM188用于创建蛛网结构。 3. 添加材料类型。第一种给连杆，第二种给蛛网结构的梁。

4.创建截面类型。主要是设定面积，转动惯量等，为梁单元的截面。 5. 用SOLID185给连杆划分网格。 6. 在两个圆孔中心创建两个节点。这两个节点在后面用于与ADAMS中的刚体相连接。 7. 在第一个节点与周围的圆上节点之间创建BAEM188蛛网单元。

8. 在第二个节点与周围的圆上节点之间创建BAEM188蛛网单元。 这是创建完毕后的整体效果 9.进入到ANSYS中的ADAMS接口设置。 首先选择两个圆心接口节点。

OK后弹出下面的设置对话框 确定选择后，点击“solve and create export file to ADAMS”1分钟不到就生成了ADAMS所需要的模态中性文件，如下图。

下面进入到ADAMS。 1. 打开ADAMS201 2. 2. 在工具栏中选择ADAMS/FLEX按钮以创建柔性体 3. 在下面对话框确定柔性体的名称，并指定前面的模态中性文件的位置，然后OK 4. 片刻之后，该模型生成，如下图。

UG刚柔耦合仿真分析

1.In this lesson After completing this lesson, you will be able to: ?Create an SEMODES 103 – Flexible Body solution in Advanced Simulation. ?Connect the flexible body finite element model to the degrees of freedom in the motion mechanism. ?Solve the finite element model and generate the RecurDyn Rflex input file.?Define the flexible body in Motion Simulation and solve the motion mechanism. ?Animate the motion mechanism and observe the flexible body deformation. ??2. Overview Typical motion simulations represent mechanisms using rigid bodies that move in prescribed degrees of freedom according to constraints. These rigid-body motion simulations cannot represent certain dynamic characteristics, especially those resulting from conditions such as sharp impacts, sudden changes in motion, or when the component is flexible enough to affect the motion of the mechanism. For these situations, you can use a flexible body analysis to combine both elastic deformation and rigid body motion. This type of analysis requires NX Motion Simulation with the RecurDyn solver and NX Advanced Simulation with the NX Nastran solver.

LMS Virtual Lab学习心得之刚柔耦合分析详细流程

刚柔耦合分析详细流程 主要内容： 1）零件重新网格划分； 2）材料和属性的设置； 3）刚体的替代； 4）Rigid Spider的建立； 5）柔性体Craig-Bampton模态计算； 以satellite为例，刚体模型建立完毕，进行计算，保存为satellite.CATAnalysis。 ●将需设置成柔性体的零件在新窗口打开，此时默认进入几何设计模块(Geometry)。 ●进入网格划分模块：开始->Meshing->CAD meshing模块，对零件进行网格划分。一般先 进行surface mesh(点击Advanced surface mesher，选择零件)，然后进行3D网格划分(点击Tetrahedron，选择面网格)，采用四面体进行填充。此时，必须将Surface网格Deactivate(在特征树中选择Advanced Surface mesh，右键单击，选择Deactivate)，因为分析中用不到2D网格，激活的2D网格由于缺少材料属性会使模态计算失败，切勿忘记。

进入Structure->Finite Element Analysis Pre/Post->Materials&Properties，进行零件材料和网格属性的设置：新建一个Isotropic Material，设置杨氏模量、泊松比和密度等基本参数；新建一个Solid Property，Application Region选择该3D网格(可在特征树中选择Tetrahedron Filler Mesh)，Material选择刚才建立的Isotropic Material。

●保存该分析为Flex.CATAnalysis。 ●不要关闭Flex.CATAnalysis(最小化即可)，进入satellite.CATAnalysis分析文件，用上面柔 性体分析文件替换刚体：选择要被替换的刚体，右键单击，选择：显示->Flex->Make Flexible with Existing Data，在弹出的对话框中选择Flex.CATAnalysis文件，此时该刚体被

基于刚柔耦合模型对动力学的分析

基于刚柔耦合模型对动力学的分析 【摘要】本文基于国内某高速列车，分别建立其多刚体和刚柔耦合动力学模型，通过计算两种模型的动力学指标，分析车体弹性振动对车辆系统动力学的影响。 【关键词】高速列车；刚柔耦合模型；车辆系统动力学 1 前言 当今高速列车发展主要围绕高速化和轻量化这两大主题展开。由此引发的问题也伴随而来：一方面，当列车行驶速度升高时，轨道的激扰频率会随之升高，而另一方面车体逐步轻量化也导致车辆结构本身刚度的下降，因此减低了车辆结构本身的自振频率，更容易在高频激扰下发生共振，从而恶化高速列车的动力学性能。但传统的车辆动力学分析中，将车辆系统考虑成多刚体，无法考察高速列车部件结构振动对动力学性能的影响。本文基于国内某高速列车分别建立多刚体和刚柔耦合动力学模型，计算分析车体弹性振动对车辆系统动力学的影响。 2 模型建立 轨道车辆实际是一个复杂的弹性多自由度振动系统，通过仿真的方法完整描述出动力学特性是不可能的，因此在对其进行动力学分析时，需要建立一个相对简化的多体动力学模型。本文以某高速列车为研究对象，分别建立其多刚体和车体为弹性体的刚柔耦合系统模型。 3 动力学指标对比分析 本文中利用国家针对车辆系统动力学性能评定的相关标准及规定，在SIMPACK中对所建的两种车辆系统模型的各项动力学性能指标进行计算分析，总结两者之间的差异。 3.1 运行稳定性指标对比分析 图1 580km/h、581km/h时多刚体模型各轮对横向位移 通过图1可以发现，多刚体模型中当车辆运行速度为580km/h时，当车辆系统通过一段有激扰的轨道谱后，各轮对的横向位移量很快衰减，而当车辆以581km/h的速度运行时，通过有激扰路段后，各位轮对的横向位移量出现等幅振荡现象，则多刚体车辆系统模型在580km/h达到临界速度。 图2 534km/h、535km/h时刚柔耦合各轮对横向位移 通过图2发现刚柔耦合车辆系统模型在534km/h时达到临界速度。通过以上

adams建模与验指导书

机器人系统课程实验指导书 上海大学

ADAMS建模与运动仿真试验 一、实验目的 1.掌握ADAMS基本的操作方法。 2.熟悉ADAMS建模中的各模块及其功能。 3.学会ADAMS简单的运动仿真设计。 二、实验内容 1.在ADAMS软件中创建机械臂模型。 2.在ADAMS软件中设计机械臂运动仿真。 三、实验条件与设备 准备一台可以用的电脑（尽量是自己的pc）。 四、实验步骤 先前指导： 本次试验选择的ADAMS版本为2013a，中文破解版，在建模过程中，需要经常旋转或者平移模型，为了操作便捷，可以使用一些快捷方式（必须在英文输入状态下可用）:

4.1创建机械臂模型 4.1.1.新建模型 启动ADAMS/View，在欢迎对话框中选择New Model新建模型，在模型名称输入robot_arm，设置成无重力，将单位设置成MMKS。特别提醒，建模过程中，要阶段性保存已建模型，因为ADAMS软件偶尔会出现问题并自动关闭。 4.1.2.设置工作环境 单击菜单【设置】→【工作栅格】，在工作栅格的X和Y尺寸【大小】设置为100mm，【间隔】设置为2mm，【设置方向】设置为“全局XZ”，单击菜单主工 具栏的按钮（右键点击箭头会出现上下视图选择按钮），调整视图方向，单击键盘上的F4键，打开坐标窗口。单击菜单【设置】→【图标】，在图标设置对话框中，将【所有模型图标尺寸】设置为10。 4.1.3.创建底座机构 单击建模工具条上的拉伸按钮创建拉伸体，将选项设置成【新建部件】、【轮廓】设置成“点”、勾选“闭合”、【路径】设置成“后退”、【长度】设置成20，然后在图像区域一次选择（-30,30,0）、（-30,-30,0）、（30,-30,0）和（30,30,0）四个位置，当鼠标在旁会显示当前的坐标值，如果栅格太密，可以点击快捷键Z 进行放大。在选择完第四个点时，单击鼠标右键，就可以创建一个拉身体，如图1（a）所示。将底座的名称修改为dizuo，在底座上单击鼠标右键，在弹出的右键快捷菜单中选择【Pat：PART_2】→【重命名】，在弹出的修改名称对话框中输入“dizuo”，也可以在界面左侧的【浏览】→【物体】中选择该部件右键进行修改。 单击建模工具条上的拉伸按钮，将选项设置成【新建部件】、【轮廓】设 置成“点”。在建模工具栏【特征】中选择创建圆凸，将【半径】设置成1.5，【深度】设置成10，然后在图形区域单击刚刚创建的拉伸体，再选择工作栅格原点附近一点，此时创建的圆凸的位置可能不在期望的位置，这没关系，在圆孔上单击鼠标右键对话框中弹出选择【HoleFeather：Hole_1】→【修改】，在对话框中，将【中心】输入框中坐标值设置成0,0,0，最后生成的底座如图1（b）所示（如果右键不容易找到HoleFeather：Hole_1，可以在界面左侧的【浏览】→

基于Adams_AtuoFlex的机构刚柔耦合分析

基于Adams_AtuoFlex的机构刚柔耦合分析 机构分析是机械产品设计中的重点之一，尤其是在航空航天、精密仪器和机械领域中，机构运行的位置精度直接影响到其执行效果和产品的质量。机构结构中零件的刚度便是影响运行精度的主要因素之一，尤其是刚度比较弱的零件，其影响更是不能忽视。所以，为了研究零件的刚度对机构运行的影响，就要借助机构的刚柔耦合分析。 Adams是一款功能强大的多体动力学分析软件。有设计人员，借助Adams和Ansys两款软件进行刚柔耦合分析。首先用adams建立刚体运动学或动力学模型；然后用ansys对关键零件进行柔性处理，生成.mnf中性文件；最后用中性文件替换原刚体模型中的对应零件，从而生成刚柔耦合模型。 但是，上述方法在执行过程中会出现某些问题，使仿真过程受到阻碍。一，ANSYS生成中性文件时，在导出过程中会出现错误，使生成中性文件失败；二，替换刚性件后，进行仿真时容易报错；三，仿真结果不理想。 针对adams与ANSYS联合仿真的弊端，笔者利用adams自带的柔性工具箱auto/flex，进行刚柔耦合分析，结果证明：柔性替换过程简单，不易报错；计算过程更加顺利；通过控制网格单元大小，能使结果更加精确。 下面，通过一个简单的四杆机构对如何用Auto/flex进行刚柔耦合分析进行详解。 第一步:用Adams2012建立刚体运动学模型，并计算运行。如图 第二步:替换原刚体零件，这里以红色的曲柄为例。 1.右键曲柄，选择Make Flexible,选择Create New,出现ViewFlex-Create对话框

2.在ViewFlex-Create对话框中的Advanced Settings前打对勾，出现扩展后的对 话框。 3.Material——选择零件的材料属性，只支持各项同性材料，这里选择钢材—steel Mumber of Modes——选择模态阶数，这里保持默认 4.在FlexBody Type 中选择Geometry,即根据几何模型进行网格划分 5.选择Mesh/Properties，在其控制菜单中进行如下设置： Element Type——设置单元类型（提供实体单元和壳单元），这里使用实体单元 Element Shape——选择单元形状，只提供了四面体单元 Element Order——单元阶数，有线性和抛物线之分，这里选择抛物线 Element Specification——用于控制划分网格时的单元大小，分自动和手动输入两种。这 里选择手动输入 Edge Shape——控制单元边界形状，分直线、曲线和混合三种，这里保持默认。 Element Size——输入网格单元大小，这里填4 Minmum Size——输入最小网格单元大小，这里填1 Growth Rate——输入划分单元时的增长率，这里保持默认。 注：其他保持默认即可，通过控制Element Size 、Minmum Size 和Growth Rate的数值可以调整划分网格的疏密，网格越密，计算精度会有所提高，但是计算速度会变慢，读者可以根据自己的需求和计算机配置合理调整网格参数。 6.在上述步骤设置好后，进行网格划分，点击Mesh preview，时间可能会稍长。划分完后，会出现提示框，写出了划分单元后的节点数和单元数。如何读者认为单元个数不够，可点击Del mesh preview退回划分前，调整单元参数，重新进行划分。划分完毕后的零件如图，零件显示颜色可改变。