ViewFlex功能特點(diǎn)

多體動(dòng)力學(xué)軟件集成有限元功能已經(jīng)是當(dāng)前多體仿真的典型應(yīng)用場景，Adams早在2005版本中就已經(jīng)發(fā)展了自動(dòng)柔性化功能Adams/AutoFlex。進(jìn)入2012年在AutoFlex基礎(chǔ)上，直接柔性化功能Adams/ViewFlex推出并發(fā)展至今，方便了工程師進(jìn)行剛?cè)狁詈夏Ｐ蛣?chuàng)建，并聚焦于分析過程中不斷更新柔性體的應(yīng)用需求，統(tǒng)一環(huán)境無需額外的有限元軟件，極大降低更新過程所需的軟件、人員的配合，提升了迭代效率。

ViewFlex功能本質(zhì)上是將MSC Nastran SOL103的對(duì)應(yīng)功能嵌入Adams環(huán)境中，利用網(wǎng)格劃分以及外聯(lián)點(diǎn)定義的模板程序，輔助工程師更為快速地實(shí)現(xiàn)柔性體生成、外聯(lián)點(diǎn)多點(diǎn)約束定義、運(yùn)動(dòng)副替換等工作，不需要工程師具備深厚的有限元功底，即可高效地完成剛?cè)狁詈夏Ｐ偷膭?chuàng)建。具體使用時(shí)有三類方式，Extrusion、Geometry和Import Mesh，這里以一個(gè)簡易的起落架收放模型為例展開說明。

圖1 起落架收放模型

Extrusion方法

在上述起落架模型中，灰色WingFrame部件與大地固結(jié)，作動(dòng)筒Retract Sleeve與WingFrame轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，在仿真模型中可以這樣理想處理，但實(shí)際工程中兩者之間有銷軸連接，我們使用Extrusion方法創(chuàng)建該銷軸。實(shí)際的拓?fù)潢P(guān)系變?yōu)椋N軸與灰色WingFrame部件固結(jié)，作動(dòng)筒Retract Sleeve與銷軸之間定義轉(zhuǎn)動(dòng)副。

基于Extrusion方法創(chuàng)建銷軸柔性體，需要點(diǎn)擊Ribbon菜單中的ViewFlex按鈕，如下圖所示：

圖2 導(dǎo)入網(wǎng)格設(shè)置

然后進(jìn)行，中線、截面、網(wǎng)格屬性和外聯(lián)點(diǎn)等參數(shù)的指定。其中，中線往往通過兩個(gè)點(diǎn)確定，可選擇不同的插值方式；截面可以選擇橢圓類型或自定義類型，橢圓類型的需要指定兩個(gè)正交軸的半徑長度；網(wǎng)格屬性，主要是單元類型，可以是殼或?qū)嶓w，另外單元大小允許指定，結(jié)果中是否包含應(yīng)力應(yīng)變信息允許選定；外聯(lián)點(diǎn)，主要是利用提供的方式標(biāo)定RBE2或RBE3。最終完成下圖所示的銷軸柔性體，本例選擇了銷軸上的兩個(gè)點(diǎn)，給定的截面為圓形，構(gòu)建了一個(gè)柔性圓柱體描述銷軸。

圖3 基于Extrusion方式生成的柔性銷軸部件

Geometry方法

該方法是較為常用的，將剛體對(duì)應(yīng)的幾何體利用ViewFlex功能轉(zhuǎn)變?yōu)槿嵝泽w，主要分為兩步：網(wǎng)格屬性和外聯(lián)點(diǎn)定義。需要注意的是，使用ViewFlex進(jìn)行直接柔性化需要對(duì)應(yīng)的部件上有約束存在，對(duì)于一些特殊情況，可以借助虛物體過渡實(shí)現(xiàn)。針對(duì)起落架收放模型中的紅色部件upper_link展開直接柔性化工作，并且進(jìn)行柔性體的更改與更新操作。

圖4 基于Geometry方式生成的柔性體部件模態(tài)振型

創(chuàng)建一個(gè)測量，描述柔性體變形程度，其中13240為upper_link上部與作動(dòng)桿相連的節(jié)點(diǎn)，13238為upper_link下部與綠色下連桿相連的節(jié)點(diǎn)，54.5為兩個(gè)節(jié)點(diǎn)初始時(shí)的距離。因此，當(dāng)兩個(gè)測量點(diǎn)產(chǎn)生不同于初始54.5的位移時(shí)，其差值可以簡單看成其變形量。

圖5 柔性體變形量函數(shù)測量定義

本模型對(duì)upper_link的上部圓柱部分的半徑進(jìn)行了修改，從10mm變?yōu)榱?0mm。原來的upper_link剛體部件的幾何完全由Adams創(chuàng)建，對(duì)于一個(gè)部件中包含的多個(gè)幾何體如果要進(jìn)行整個(gè)部件的柔性化，需要將其布爾運(yùn)算成一個(gè)體后再進(jìn)行。這里單獨(dú)修改了上部圓柱半徑，就是來回了兩次柔性化流程，在當(dāng)前版本中，一個(gè)剛體轉(zhuǎn)變?yōu)槿狍w，直接點(diǎn)擊右鍵菜單中的Make Flexible（ViewFlex）就進(jìn)入了直接柔性化環(huán)節(jié)。

圖6 剛體和柔體相互轉(zhuǎn)換右鍵快捷方法

完成柔性化后，原有的剛體部件并不會(huì)刪除，而是抑制和隱藏掉；如果要將柔性體再次轉(zhuǎn)變?yōu)閯傮w，可以直接在柔性部件上右鍵，上圖所示，Make Rigid(Original Geometry)這樣就可回到初始的剛體狀態(tài)。此時(shí)，修改圓柱的半徑，然后，重復(fù)直接柔性化的流程，即可完成期望的快速修改和更新的工作。

圖7 左側(cè)半徑為10mm，右側(cè)半徑為20mm的upper_link柔性體

圖8 轉(zhuǎn)軸半徑10mm和20mm時(shí)柔性體變形量約為0.65cm和0.35cm

由于本機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，對(duì)于upper_link部件來說上部轉(zhuǎn)軸是載荷較大的位置，如果轉(zhuǎn)軸半徑過細(xì)會(huì)有較大的變形這個(gè)從工程角度是不允許的，因此，需要增大其半徑將變形量控制在合理范圍內(nèi)。

當(dāng)然，如果生成MNF流程中勾選了應(yīng)力或應(yīng)變的計(jì)算，在結(jié)果中可以利用Adams/Durability在后處理中查看相應(yīng)結(jié)果，如下所示：

圖9 應(yīng)力云圖結(jié)果查看

通過上述，可以看到在快速修改與更新過程中，不需要外部有限元程序或者人員的參與，一個(gè)工程師就可以快速完成方案的更新，可以較好地提升設(shè)計(jì)或分析效率。

Import Mesh方法

該方法可以將bdf或dat文件所描述的網(wǎng)格信息讀入到Adams中，直接輔助于Viewflex流程完成所需柔性體的創(chuàng)建。

圖10 導(dǎo)入網(wǎng)格設(shè)置

圖11 利用導(dǎo)入網(wǎng)格方法生成的柔性體

常見問題處理

在使用ViewFlex時(shí)，有可能會(huì)遇到下屬問題，有時(shí)提示許可找不到，或者在警告窗口中提示MNF的生成有問題，總之出現(xiàn)不能完成直接柔性化流程的問題，如下所示:

圖12 直接柔性化報(bào)錯(cuò)形式

處理該類問題，首先需要明白Viewflex的運(yùn)行機(jī)制，相比Adams的其它功能，直接柔性化功能由于涉及對(duì)MSC Nastran功能的引用，在調(diào)用該功能時(shí)，程序在不斷檢測許可是否存在，并且在不同階段會(huì)有多次的許可檢測，但是，如果網(wǎng)卡不能正常通信有可能會(huì)造成這個(gè)流程不完整，因此出現(xiàn)上述問題。目前有兩種比較實(shí)用的方法處理該問題：第一種比較簡單，可以直接安裝一個(gè)虛擬機(jī)程序，目的是獲得衍生出的虛擬網(wǎng)卡；第二種是直接設(shè)置回環(huán)網(wǎng)卡。

圖13 虛擬機(jī)生成的VMnet1和VMnet8虛擬網(wǎng)卡

圖14 設(shè)置的回環(huán)網(wǎng)卡

通過設(shè)置虛擬網(wǎng)卡或者回環(huán)網(wǎng)卡，即使是不聯(lián)網(wǎng)的情況下，仍舊能保證ViewFlex的許可完整獲取，從而確認(rèn)該功能的正常使用。

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總結(jié)

直接柔性化功能在分析迭代過程中，利用其自身快速修改和更新的能力，可以有效提升工作效率，為剛?cè)狁詈辖鉀Q方案提供更加靈活的處理模式。另外，如果進(jìn)一步將直接柔性化功能與腳本結(jié)合的話，還能實(shí)現(xiàn)仿真進(jìn)行中實(shí)時(shí)切換剛體和柔體狀態(tài)。當(dāng)然，在應(yīng)用中注意其運(yùn)行機(jī)制，確保程序正常運(yùn)行。