6自由度
關注創建者：laplacianFoam 創建時間：2020-11-30
6自由度的視頻教程
Fluent專家-動網格-案例4 -小球入水
案例簡介 小球位于水面上3m高處，小球直徑200mm，下方水深2.5m，計算區域高6m、寬3m的矩形，計算開始時，小球自由落下，落入水中，由于小球密度小于水，最終將漂浮在水面。 知識點：udf、動網格、6自由度網格設置等等
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后車門柱碰擠壓碰撞分析
有限元模型6個自由度全部約束，GB15743-1995要求試驗時壓頭移動方向垂直于車輛縱向中心平面，由外向內加載，直到加載裝置移動457mm為止。連續加載時加載裝置的移動速度不得大于12.7mm／s，必須在120s內完成。
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前車門柱碰擠壓碰撞分析
有限元模型6個自由度全部約束，GB15743-1995要求試驗時壓頭移動方向垂直于車輛縱向中心平面，由外向內加載，直到加載裝置移動457mm為止。連續加載時加載裝置的移動速度不得大于12.7mm／s，必須在120s內完成。
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6自由度的實例教程
同樣地，一個6自由度的機械手，即使某兩組構型對應的末端機構的三維位置相同，機械手在從一個構型移動到另一個構型的時候無法保持末端機構始終不動。
如果有人在電視里看過工業機器人焊東西的話，就會發現它在同一個位置焊接的時候，一會兒整個扭到這邊，一會兒整個扭到那邊，看起來非常酷炫的樣子。
事實上這么做只是因為，雖然焊接只是想改變末端機構的朝向，而不改變末端機構的位置，但是由于定理的限制，它必須要往后退一些，然后各種扭，才能保證在移動末端機構的朝向的過程中不會撞到東西，因為移動的時候末端機構的三維位置一定會亂動。如果它能夠隨便轉一點點就可以達到目的，還費那個力氣酷炫地整體都轉起來干啥……
而多了一個自由度以后就不一樣了。
想想開門時擰鑰匙的動作，這個情況下是人胳膊的末端機構（手）的三維位置沒有變（始終在鑰匙孔前），但是末端機構（手）的三維旋轉變了（轉動了鑰匙）。人能夠實現這個簡單的動作，就是因為我們的胳膊有7個自由度。
說到這里，看官可能會看出來了，哎我懂了，我的末端機構有6個自由度（三維位置，三維旋轉），而胳膊作為一個機械手，有7個自由度，這兩個自由度好像說的不是一回事，但是數量上7-6=1，所以這1個自由度我能拿來擰鑰匙。
如果上帝把我們的胳膊設計成6個自由度的話，人擰鑰匙的動作一定會非常浮夸。大家可以在擰鑰匙的時候不要轉手腕，感受一下。
那么為什么不再多給我們一些自由度呢？
因為自由度越多，機械手剛性越差。如果我們的胳膊有8個自由度，那么受傷的概率會更加很多。雖然沒有什么生物學研究證明這一點（世界上沒有8個自由度的生物軀體），但是機器人的研究是可以證明這個問題的。
展開 重疊網格+6自由度(6DOF)模擬側風作用(低風速)下的圓柱自由落體
6自由度運動（DEM）-繞Z軸自由運動的旋門
6-pss 并聯六自由度機構軌跡規劃
1、 建模
程序如下：
% clc
% clear all
%
function []=PSS1(XP,YP,ZP)
tic
%%%%%鍒濆浣嶇疆鐨勪綅濮?%%%%%
% XP = 0; %鍔ㄥ鉤鍙扮浉瀵歸潤騫沖彴鐨勫垵濮嬩綅緗潗鏍?
% YP = 0;
% ZP = 900;%
% 鍔ㄥ鉤鍙扮殑浣嶅Э
X = 0; %鐩稿鍒濆浣嶇疆榪愬姩鐨勫潗鏍?
Y = 0;
Z = 0;
%鏉嗛暱/mm
L = 750;
roll = 0; %鐩稿闈欏鉤鍙扮殑濮挎??
pitch = 0;
yaw = 0;
P = [ X+XP; Y+YP; Z+ZP ]; %鍔ㄥ鉤鍙板渾蹇冪偣 鐩稿 闈欏鉤鍙? 鐨勫潗鏍?
% 騫沖彴鐨勫熀鏈昂瀵?
R = 200; %鍔ㄥ鉤鍙伴摪鐐圭殑澶栨帴鍦嗗崐寰?
r = 500; %闈欏鉤鍙伴摪鐐圭殑澶栨帴鍦嗗崐寰?
展開 圖1 動力總成懸置系統6自由度adams模型
圖2 非簧載質量-車身-動力總成16自由度adams模型
3 六自由度和十六自由度模型剛體模態的計算分析
在2中模型基礎上，利用adams/vibration模塊分別對六自由度和十六自由度模型進行解耦分析，得到其固有頻率和能量分布情況如下表5和表6所示。
4、結果比較
把16自由度和6自由度計算得到的結果放入表7進行分析。
對比表7中兩種模型計算的動力總成固有頻率，可以看出，傳統的6自由度模型計算的動力總成固有頻率與16自由度模型計算得到的固有頻率在垂直方向上存在1.6 Hz的差異，其它5個方向固有頻率的計算結果基本一致。垂直方向固有頻率計算結果的差異，主要原因是由于6自由度懸置系統模型將車身視為無限大的剛體。
而對比兩種模型計算的解耦率，可以看出，如果六自由度模型時有某個方向的解耦率不高，則在16自由度時該方向就容易出現大的耦合，比如本例子中的YY方向在整車模型下就與Z方向出現很很大的耦合。
因此如果能收集到足夠的參數，進行16自由度的模態解耦分析還是很有必要的，為了讓更多的人學習如何進行整車的狀態下的16自由度模型建模，本人特地錄制了視頻教程，需要的可以在技術鄰網站購買。
課程名稱：基于ADAMS整車16自由度模型仿真
課程鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c14882
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3D結構中，一個節點通常有6個自由度：3個平動 (UX, UY, UZ) 和 3個轉動 (ROTX, ROTY, ROTZ)。約束 (Boundary Condition) 的本質就是限制某些節點的DOF。DOF過少導致欠約束，計算報“奇異”；DOF過多導致過約束，結果失真。
</p><p><strong>Step3 目標牽引</strong>：在末端執行器與目標點之間創建一個6自由度的襯套力。設置該襯套具有極大的平移和旋轉剛度，使其充當一個強力“虛擬彈簧”，將末端執行器拉向目標點；同時設置適當的阻尼系數以吸收能量，消除振蕩，確保系統收斂。
? 其次結合虛擬點轉換（VPT）功能，在主動端實物測試階段，可多布置測點，根據不同位置處的幾何和受力關系求解出6自由度的載荷力，后續用于接觸點處，解決經典TPA方法的第二弊端，在進行CTPA分析時，需要的數據包括：主動端測試數據、連接件動剛度、被動段有限元數據。
4.2 材料設置
此處選擇air進行計算，相關設置如下如所示：
4.3 湍流模型設置
此處對湍流模型展開設置，選擇kw sst模型，相關設置如下如所示：
4.4 動網格+6DOF 設置
此處打開動網格模型，勾選層鋪域6自由度，相關設置如下圖所示：
對6自由度屬性進行設置，首先命名為flj，依據求解的模型屬性，將質量與轉動慣量輸入，勾選一個DOF
核心特性：
幾何與自由度：4 節點四邊形單元，節點包含3 個平移自由度 + 3 個轉動自由度（共 6 個自由度）。
材料本構：與 SC8R 類似，采用二維層合板本構，通過截面定義厚度和鋪層方向。
積分方案：采用減縮積分，計算效率高，適用于廣泛的分析場景。
2.3 連續殼單元 (SC8R)
連續殼單元 (SC8R) 是 Abaqus 中經典的連續殼單元，屬于 "降維殼單元"(基于殼理論簡化)，具有以下核心特點：
幾何與自由度：SC8R 是 8 節點四邊形單元，節點包含3 個平移自由度 + 3 個轉動自由度(共 6 個自由度)，通過殼中面描述幾何，厚度方向為離散的 "層"。這種設計使其能夠更直接地模擬殼結構的彎曲行為。
自由度：這個由節點組成的剛體作為一個整體，擁有6個自由度：3個平動（X, Y, Z）和3個轉動（RX, RY, RZ）。
相對位置不變：被約束在一起的節點，它們彼此之間的初始相對距離和方位將永遠保持不變，無論這個剛體如何移動或旋轉。
仿真總共采用三個分析步進行：第一個分析步采用一般靜力分析，對輪胎施加壓力為0.618 MPa的內壓與重力，并約束輪胎中心點6個方向的自由度（輪胎中心點已與輪輞部分動態耦合，可通過控制輪胎中心點的運動來控制整個輪胎的運動）；第二個分析步采用隱式動力學分析，解開輪胎中心點y方向的位移約束，控制輪胎以自由落體形式撞擊甲板，觀察響應。模型如圖4所示。
這背后是核心零部件國產化的里程碑成就-
l 靈巧手成本驟降：6自由度方案價格較國際品牌降低60%，20自由度旗艦款僅5萬元
l 關節模組革新：鋁合金與鈦合金輕量化結構普及，減重40%同時通過10萬次耐久測試
l 工業場景落地加速：優必選Walker S2實現7×24小時連續作業，物流分揀效率達人類50%
更關鍵的是，行業集體從“炫技”轉向真實場景賦能：星動紀元L7在模擬物流線上分揀包裹
ABAQUS三維輪胎充氣滾動案例11個月前
仿真總共采用三個分析步進行：第一個分析步采用一般靜力分析，對輪胎施加壓力為0.618 MPa的內壓與重力，并約束輪胎中心點6個方向的自由度（輪胎中心點已與輪輞部分動態耦合，可通過控制輪胎中心點的運動來控制整個輪胎的運動）；第二個分析步采用隱式動力學分析，解開輪胎中心點x方向、y方向的位移約束與繞z軸方向的轉動約束，賦予輪胎x方向8 m/s與y方向1.5 m/s（對應于輪胎在113.9mm高度落震時的沖擊速度
