ADAMS建立柔性體

2017-05-13 by:CAE仿真在線來源:互聯網

ADAMS是美國MDI公司開發的機械系統動力學仿真分析軟件,其求解器采用多剛體動力學理論中的拉格朗日方程方法,建立系統動力學方程,對虛擬機械系統進行靜力學、運動學和動力學分析,輸出位移、速度、加速度和反作用力曲線。

對系統動力分析而言,結構本身的彈性變形與系統的宏觀剛體運動同等重要。ADAMS中的所有物體均以剛體定義,忽略結構柔度對系統的影響,一般的有限元分析軟件對包含大位移運動的系統動力學分析又無能為力,因此在ADAMS中實現剛體和柔體相結合的系統動力學分析是一個較可行的解決方法。1996年,ADAMS推出ADAMS/Flex模塊,實現了同時包含剛體和柔體的機構動力學分析。

ADAMS中,有3種建立柔性體的方法:

1.利用柔性梁連接,將一個構件離散成許多段剛性構件,離散后的剛性構件之間采用柔性梁連接,只適用于簡單的構件,其實質還是剛性構件柔性連接,不算是真正的柔性體;

離散柔性連接件:把一個剛性構件離散為幾個小剛性構件,小剛性構件之間通過柔性梁連接,離散柔性連接件的變形是柔性梁連接的變形,并不是小剛性構件的變形,小剛性構件的任意兩點不能產生相對位移,所以離散柔性連接件本質是剛性構件的范疇內。

每段離散件有自己的質心坐標系、名稱、顏色和質量信息等屬性,每段離散件是一個獨立的剛性構件,可以像編輯其他剛性構件一樣來編輯每段離散件。

柔性連接件的優點:這種柔性體可以模擬物體的非線性變形,但只適用于簡單結構,可以直接幫助用戶計算橫截面的屬性,比直接使用柔性梁連接將兩個構件連接起來方便

Build——Flexible bodies——Discrete Flexible Link

Name:Dis_flex,系統自動按照Dis_flex_elem1、Dis_flex_elem2......的順序給每個離散連接件起一個名稱,Dis_flex_beam1、Dis_flex_beam2.......的順序給每個柔性梁連接起一個名字

Damping Ratio 設置柔性梁連接的粘性阻尼和剛度之間的比值

Attachment 確定起始端和中終止端與其他構件之間的連接關系:free、剛性rigid、柔性flexible

2.利用其他有限元分析軟件將構件離散成細小的網格,進行模態計算,將計算的模態保存為模態中性文件MNF(Modal Neutral File),直接讀取到ADAMS中建立柔性體;

由于采用的是模態線性疊加來模擬物體變形,因此模態式柔性體僅適用于線性結構的受力行為。

構件的模態是構件自身的一個物理屬性,一個構件一旦制造出來,它的模態就是自身的一種屬性。在將幾何模型離散成有限元模型后,有限元模型的各個節點有一定的自由度,這樣所有節點自由度的和就構成了有限元模型的自由度,一個有限元模型有多少個自由度,它就有多少階模態。由于構件各個節點的實際位移是模態的按照一定比例的線性疊加,這個比例就是一個系數,通常成為模態參與因子,參與因子越大,對應的模態對構件變形的貢獻量就越多,因此對構件振動的分析,可以從構件的模態參與因子的大小來分析,如果構件在振動時,某階模態的參與因子大,就可以通過改進設計,抑制該階模態對振動貢獻量,可以明顯降低構件的振動。

利用有限元技術,通過計算構件的自然頻率和對應的模態,按照模態理論,將構件產生的變形看作是由構件模態通過線性計算得到的。在計算構件模態時,按照有限元理論,首先要將構件離散成一定數量的單元,單元數越多,計算精度越高,單元之間通過共用一個節點來傳遞力的作用,在一個單元上的兩個點之間可以產生相對位移,再通過單元的材料屬性,進一步計算出構件的內應力和內應變。

計算MNF的有限元軟件:Ansys、Nastran、I-Deas、Abaqus

Bulid——Flexible bodies——ADAMS/Flex

(location柔性體在參考坐標系中的位置,orientation柔性體在參考坐標系中的方向,relative to柔性體在參考坐標系)

Superimpose:選種該項,在圖形區同時顯示柔性體當前的模態振型和柔性體,否則只顯示模態振型。

Cycles:確定振型動畫播放的次數

Enable和disable:使當前階模態激活或失效,失效模態的階數用一括號來表示。

Range:將某個范圍內的模態激活或失效

Auto:柔性體變形的貢獻量(模態參與因子),讓系統決定將那些對變形能比率貢獻量少的模態自動失效,單擊后,在energy tolerance輸入應變能比率,那些對應變能比率的貢獻量少于該數值的模態,系統自動將其失效。

Graphics:決定柔性體完全顯示還是輪廓顯示

Plot type:決定柔性體不同位置的相對位移、相對應力和應變的顯示樣式,有云紋圖、矢量、兩種都顯示,沒有任何顯示

Mode filter:由于柔性體的變形是通過模態疊加得到的,為加快柔性體的顯示速度,它就是用來在播放動畫時過濾模態的,3種方法過濾模態,maximum frequency超過某頻率的模態都被過濾掉,Min Displacement是柔性體上模態最大位移點的位移小于某值的模態都被過濾掉,Percentage是對柔性體任意點處的位移貢獻量少于某百分比數的所有模態被過濾掉,None是沒有過濾。

Deformation Scale Factor:由于柔性體的變形是通過模態疊加得到的,而模態則是各個節點的相對位移,因此可以把模態各個節點相對位移進行縮放,只要拖動變形比例系數滑動條或輸入具體的縮放比例系數,就可以把柔性體的變形放大或縮小。

3.利用ADAMS/AutoFlex模塊,直接在ADAMS/View中建立柔性體的MNF文件,然后用柔性體替換原來的剛性體。

有3種方法創建柔性體:

(1)拉伸法(Extrusion)

a)定義拉伸路徑:一定要從Z軸的負方向沿正方向拉伸,最好先定義好Point和Marker點(包括拉伸的起始點和終止點、外連接標識點)

b)定義橫截面積: 中心對稱的圖形

c)定義單元屬性和材料屬性二維殼單元(Shell Quad)和三維實體單元(Solid Hexa六面體單元)。

d)定義外連點

(2)利用剛體構件的幾何外形(Geometry)來創建柔性體;Solid Tetra四面體單元

(3)導入有限元模型的網格文件(Import Mesh)創建柔性體

1000mm,20×40mm,

Chirp :1000*CUBSPL(time,0,SPLINE_2, 0)