柔性體接觸的案例
設(shè)計(jì)仿真 | Adams接觸定義指南（五）：柔性體接觸及技巧
柔性接觸方程是基于線性柔性體的模態(tài)求解的方式進(jìn)行建立的。柔性體的實(shí)時(shí)節(jié)點(diǎn)位置是通過模態(tài)疊加的方式進(jìn)行計(jì)算。接觸計(jì)算中，柔性體的三角形網(wǎng)格被視為小的面幾何。柔性體接觸位置的計(jì)算與剛性體接觸位置的計(jì)算方法一樣，均使用同樣的技術(shù)，參考接觸指南（一）。柔性體的接觸應(yīng)用IMPACT方法計(jì)算接觸力，罰函數(shù)的方法不再支持柔性體的接觸定義。本文主要針對柔性體的接觸理論、接觸計(jì)算的方法以及接觸參數(shù)的設(shè)置進(jìn)行闡述。
01 柔性體接觸的理論
柔性體接觸理論主要把包括如下幾個(gè)方面：
02 柔性體接觸計(jì)算的原理
不管是剛體、柔性體、2D或者3D單元，接觸力的計(jì)算均需要滲透深度作為接觸函數(shù)的輸入，從而得到接觸過程中的接觸力。
接觸類型為柔性體與柔性體的接觸類型時(shí)，幾何通過每個(gè)物體的曲面節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)格定義。而有限元網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)被分組成三角形。當(dāng)柔性體接觸時(shí)，將會(huì)形成一個(gè)相交的空間區(qū)域。只有該相交區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)，會(huì)產(chǎn)生接觸的作用力。而總的接觸力會(huì)分布到各個(gè)節(jié)點(diǎn)上，節(jié)點(diǎn)的接觸力的大小與各個(gè)節(jié)點(diǎn)的滲透深度成正比關(guān)系。
當(dāng)相交空間的區(qū)域內(nèi)I柔性體與J柔性體各自節(jié)點(diǎn)的數(shù)量不一樣時(shí)，這種情況并不會(huì)影響接觸力的計(jì)算。因?yàn)?em>柔性體的相關(guān)接觸關(guān)系，需要保證整個(gè)接觸區(qū)域的接觸力合力大小相等方向相反。而節(jié)點(diǎn)數(shù)量不一致，并不違反上述的要求。
03 柔性體接觸的限制
01
柔性體的接觸定義是基于線性理論，對于大變形的接觸，結(jié)果精度相比實(shí)際會(huì)有一定的出入；
02
柔性體接觸定義類似于使用接觸函數(shù)，而接觸函數(shù)是一個(gè)非線性彈簧阻尼器。
展開 Adams中的柔性體接觸
Flex Body Contact in ADAMS
摘要
描述了采用C++求解器計(jì)算柔性體接觸的方法。Fortran 求解器不支持柔性接觸。3D柔性接觸在MD R3這個(gè)版本中首次引進(jìn)。這個(gè)版本僅支持使用solid單元的柔性體接觸。MD R4版本將會(huì)支持使用shell單元的2D及3D柔性接觸。
1 介紹
柔性體的接觸公式是以柔性體是模態(tài)文件為基礎(chǔ)的。基于此，通過模態(tài)疊加可以計(jì)算出仿真過程中的節(jié)點(diǎn)位置。探測接觸區(qū)域的方法與剛性接觸一樣。MNF文件中的三角單元被用作是幾何面。IMPACT方法用來計(jì)算接觸力，然后映射到柔性體的模態(tài)空間，模態(tài)應(yīng)力恢復(fù)技術(shù)可以用來顯示柔性體表面的應(yīng)力結(jié)果。
2 接觸運(yùn)動(dòng)學(xué)
在所有的接觸中（剛性或者柔性，2D或者3D），都需要測量幾何之間的嵌入深度，將這個(gè)輸入給IMPACT函數(shù)，然后輸出力。柔性接觸不支持POISSON方法。
在柔柔接觸中，幾何是由表面節(jié)點(diǎn)定義的。柔性體表面嵌合為三角形，這樣能夠使用Adams中的Rapid Geometry Engine。三角形單元的頂點(diǎn)就是FE 網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)。當(dāng)柔性體發(fā)生接觸，將會(huì)有交叉的體積（可能會(huì)有多個(gè)，每個(gè)單獨(dú)的體積被稱為incident）。有力作用的節(jié)點(diǎn)就是交叉體積表面的節(jié)點(diǎn)。交叉體積之外的節(jié)點(diǎn)是沒有力作用的。剛?cè)?em>接觸更簡單，因?yàn)閯傮w上不需要節(jié)點(diǎn)。
交叉體積的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都進(jìn)行嵌入深度的計(jì)算，并不是認(rèn)為所有節(jié)點(diǎn)的深度都是相同的。在一個(gè)特定的交叉幾何中，作用在節(jié)點(diǎn)上的接觸法向力的方向都是相同的。這樣假設(shè)是因?yàn)榇蠖鄶?shù)情況確實(shí)是相同的，對于不是相同的情況，也沒有去計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)的法向方向。由于接觸面上節(jié)點(diǎn)的速度比較容易計(jì)算，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可能有獨(dú)自的接觸摩擦力。
柔性體接觸（剛體接觸也是）不允許自接觸。Adams中的柔性體是基于線性疊加假設(shè)，通常不會(huì)有那么大的變形。
展開 LMS Virtual.Lab Motion_視頻教程46之如何建立柔性體接觸
好久沒有帶來新的教程了，今天給大家介紹一下如何建立柔性體之間的接觸。
首先是剛體模型：
對模型進(jìn)行柔性化：
插入FE Patch for Flex Contact：
最后結(jié)果圖：
這方面資料在百度網(wǎng)盤有一些，針對這個(gè)例子我又做了一個(gè)詳細(xì)的教程。
教程內(nèi)包括文字教程、基礎(chǔ)模型，已完成的模型以及視頻教程，在百度網(wǎng)盤-->Motion問題答疑-->Flex_Flex_Contact.rar。下載地址：http://pan.baidu.com/s/1FsGTh
更多下載資料請關(guān)注百度網(wǎng)盤LMS_VL_Motion，Moiton交流群：324201728
展開 基于柔性梁的受電弓/接觸網(wǎng)動(dòng)力學(xué)分析
1
弓網(wǎng)仿真概述
弓網(wǎng)仿真的必要性
為保證弓網(wǎng)間的穩(wěn)定受流，受電弓的弓頭滑板和接觸網(wǎng)的接觸壓力要保證在一定范圍內(nèi)。對于弓網(wǎng)系統(tǒng)來說，接觸力的變化幅度越小越好，受流就越穩(wěn)定，動(dòng)態(tài)性能就約好。當(dāng)接觸壓力過小和接觸電阻大時(shí)，弓網(wǎng)接觸部分將產(chǎn)生大量的能耗和電熱，嚴(yán)重時(shí)甚至造成離線；當(dāng)接觸壓力過大時(shí)，接觸線抬升量增大，會(huì)使接觸線局部彎曲，引起疲勞損傷。
弓網(wǎng)動(dòng)力學(xué)的主要任務(wù)就是抑制弓網(wǎng)間有害振動(dòng)，確保受電弓的平穩(wěn)受流，為列車告訴運(yùn)行條件下弓網(wǎng)的結(jié)構(gòu)選型和參數(shù)優(yōu)化提供理論指導(dǎo)。
當(dāng)前仿真現(xiàn)狀
目前進(jìn)行弓網(wǎng)動(dòng)力學(xué)仿真，主要是使用Simpack和有限元軟件剛?cè)狁詈戏治龇椒ǎ纾R果壘等工程師借助有限元軟件和Simpack建立弓網(wǎng)剛?cè)狁詈戏抡嫫脚_，對受電弓參數(shù)進(jìn)行了深入分析；王華偉利用CAD軟件和有限元軟件建立受電弓和接觸網(wǎng)的實(shí)體模型，導(dǎo)入到Simpack中，建立受電弓和接觸網(wǎng)的動(dòng)力學(xué)仿真模型，分析了受電弓的基本動(dòng)力學(xué)特性。
但是，這種建模仿真存在以下問題：
（1）使用有限元軟件生成柔性體在Simpack軟件中只能考慮其線性模態(tài)性能，無法準(zhǔn)確模擬接觸網(wǎng)高壓線的非線性性能；
（2）在多體軟件中，對有限元生成的柔性體進(jìn)行接觸仿真，仿真速度比較慢；
（3）生成的柔性體無法在Simpack中直接編輯，必須返回到有限元軟件中編輯后并重新生成。
展開 
第三代 多體動(dòng)力學(xué)軟件 RecurDyn的簡介
RecurDyn/Gear 齒輪工具箱
提供完整的齒輪建模及分析模塊，可自動(dòng)生成齒輪的幾何體及自動(dòng)定義接觸關(guān)系。齒輪的種類包含Spur,Helical,Scissors等。該模塊還可以和其它模塊一起構(gòu)成一個(gè)整體進(jìn)行分析，例如發(fā)動(dòng)機(jī)模型。
RecurDyn/Chain 鏈條
可輕松實(shí)現(xiàn)鏈條的裝配，裝配信息包含了鏈條系統(tǒng)的全部信息：接觸參數(shù)、襯套特性、鏈節(jié)數(shù)、鏈節(jié)形狀及接觸力輸出信息等。鏈條系統(tǒng)的幾何體包括鏈齒輪、滾軸、導(dǎo)軌以及側(cè)向擋板等，可完成鏈條裝配自動(dòng)化，同時(shí)高效的接觸算法使得仿真快速穩(wěn)健。
RecurDyn/ Belt-pulley 皮帶滑輪工具包
由模塊化的皮帶和皮帶輪構(gòu)成，可輕松設(shè)計(jì)和分析整個(gè)皮帶滑輪系統(tǒng)。使用者只需選擇所需的皮帶滑輪類型，輕松點(diǎn)擊各個(gè)部件就可完成整個(gè)皮帶系統(tǒng)的裝配，并自動(dòng)定義皮帶與滑輪之間的接觸作用力。RecurDyn/Belt-pulley可以精確地給出系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過程中的動(dòng)態(tài)特性，從而改進(jìn)和完善系統(tǒng)設(shè)計(jì)。典型的應(yīng)用包括無級變速系統(tǒng)CVT（轉(zhuǎn)子，法蘭，V形帶輪和V形皮帶），正時(shí)皮帶機(jī)構(gòu)（轉(zhuǎn)子，正時(shí)皮帶輪和正時(shí)皮帶）等。
RecurDyn/R-Flex 模態(tài)柔體－模態(tài)綜合法
可讀取NX.NASTRAN、MSC.NASTRAN、ANSYS、I-DEAS等軟件所計(jì)算的振動(dòng)模態(tài)，在充分考慮構(gòu)件的柔性的情況下進(jìn)行多體系統(tǒng)的仿真求解，真實(shí)反映整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。R-Flex也可顯示計(jì)算結(jié)果中的變形、應(yīng)力和應(yīng)變，從而為結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)提供設(shè)計(jì)參考。但基于模態(tài)綜合法的柔性體不適合解決非線性，大變形問題，也不能解決柔性體接觸問題。
展開 車輪系統(tǒng)碰撞剛性墻 ￥5
車輪系統(tǒng)以一定的初速度碰撞剛性墻，具體涉及到剛體與柔性體接觸、剛體與剛體接觸、速度與角速度、重力加速度定義、輪胎充氣等
車輪系統(tǒng)有限元模型
位移云圖
收費(fèi)內(nèi)容僅僅只包含模型及結(jié)果文件，具體見附件。
Adams剛?cè)狁詈戏桨?amp;柔性體分布載荷施加與應(yīng)用，具柔性特征的部件耦合分析方案講解（7月24日直播）
因此，在產(chǎn)品研發(fā)的早期設(shè)計(jì)與仿真分析階段，就需要盡可能全面地考慮實(shí)際工程中的細(xì)節(jié)問題，例如結(jié)構(gòu)的柔性特性、接觸等非線性問題，以及產(chǎn)品的輕量化設(shè)計(jì)等。海克斯康工業(yè)軟件旗下的Adams多體動(dòng)力學(xué)仿真分析軟件能夠?yàn)榇祟悊栴}提供有效的解決方案，顯著提升產(chǎn)品的研發(fā)效率。
在航空航天、船舶等領(lǐng)域，單純的多剛體機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真往往難以完全滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求。更多情況下，需要考慮部件的柔性特征，例如翼面變形、起落架緩沖支柱外筒變形、航天機(jī)構(gòu)中的繩索懸吊系統(tǒng)、艙門機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)與密封等。剛?cè)狁詈戏治黾夹g(shù)的發(fā)展為解決這類問題提供了解決方案，其應(yīng)用范圍涵蓋小變形線性柔性體、梁桿等細(xì)長類結(jié)構(gòu)、大變形非線性柔性體，以及橡膠等材料非線性柔性體與剛體機(jī)構(gòu)的耦合。
基于MSC Nastran生成帶分布載荷的柔性體
考慮分布載荷作用下整流罩分離過程的應(yīng)用
在剛?cè)狁詈戏治龅膶?shí)際應(yīng)用中，某些柔性體會(huì)承受分布載荷的作用，通過外部有限元軟件生成柔性體mnf文件時(shí)，多數(shù)軟件無法生成帶分布載荷的柔性體。而MSC Nastran則可以直接生成帶有分布載荷的柔性體，然后導(dǎo)入Adams中通過建立模態(tài)力實(shí)現(xiàn)分布載荷的施加，這就為此類問題提供了關(guān)鍵、高效的解題思路。
本期直播講堂請到了海克斯康多體動(dòng)力學(xué)仿真專家郭聰蕊，在直播間中講師將重點(diǎn)介紹Adams剛?cè)狁詈戏治龅亩喾N解決方案，以及柔性體分布載荷的施加過程與應(yīng)用場景。敬請關(guān)注！
展開 Altair網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)-12/10、22-HyperWorks多體動(dòng)力學(xué)仿真中柔性體的關(guān)鍵技術(shù)
主題: HyperWorks多體動(dòng)力學(xué)仿真中柔性體的關(guān)鍵技術(shù)
首播時(shí)間: 2014-12-1009:30 AM - 11:30 AM
復(fù)播時(shí)間:2014-12-22 18:30 PM – 20：30PM
MotionView是澳汰爾公司開發(fā)的新一代多體動(dòng)力學(xué)仿真分析軟件。它是一個(gè)通用的多體動(dòng)力學(xué)仿真軟件，采用完全開放的程序架構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)高度的流程自動(dòng)化和客戶化定制。具有簡潔友好的界面，高效的建模語言（MDL），同時(shí)也是第一款支持多求解器輸出的多體動(dòng)力學(xué)軟件。MotionSolve是新一代的多體動(dòng)力學(xué)求解器，采用創(chuàng)新的點(diǎn)輔助坐標(biāo)系統(tǒng)（PointAuxiliary Coordinate System），具有計(jì)算更快速、更穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)；提/供了完整的多體動(dòng)力學(xué)求解系列，可進(jìn)行靜力學(xué)，準(zhǔn)靜力學(xué)，運(yùn)動(dòng)學(xué)，動(dòng)力學(xué)，模型線性化和狀態(tài)矩陣輸出等，實(shí)現(xiàn)機(jī)電液一體化仿真；適用范圍廣泛，可以處理機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)、車輛動(dòng)力學(xué)、隔振、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、針對耐久性分析的載荷預(yù)期和穩(wěn)健性仿真等多方面的問題，可以對具有復(fù)雜非線性特性的模型進(jìn)行仿真。
本次研討會(huì)將主要介紹HyperWorks多體動(dòng)力學(xué)仿真中柔性體的關(guān)鍵技術(shù)，包括：
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HyperWorks多體動(dòng)力學(xué)介紹
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MotionSolve柔性體的生成
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Adams柔性體的生成
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Simpack柔性體的生成
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柔性體的縮減技術(shù)
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剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)建模仿真
報(bào)名方式：
1，
通過網(wǎng)絡(luò)注冊報(bào)名，注冊地址http://www.altair.com.cn/EventList.aspx?
展開 柔性體學(xué)習(xí)的總結(jié)
柔性體學(xué)習(xí)的總結(jié)
柔性體跌落碰撞及反彈數(shù)值仿真 ￥800
<p>本案例基于COMSOL軟件模擬了一柔性體跌落到斜坡后的碰撞變形行為以及反彈的全過程，仿真結(jié)果如圖所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202203/afac5e47840d4e6eb37f0fc4f5b34e3a.gif" alt="Untitled1.gif"></p><p>感興趣的朋友可下載模型源文件，歡迎交流</p><p><br></p>
展開 ADAMS生成柔性體模態(tài)力的流程
ADAMS中由MNF文件描述的柔性體，可以直接定義約束、接觸以及各種力元，也可以通過預(yù)應(yīng)力模態(tài)計(jì)算生成帶預(yù)載荷的柔性體，以及通過模態(tài)力來描述施加在柔性體節(jié)點(diǎn)上的載荷。
其中，ADAMS模態(tài)力一般用來定義施加在柔性部件表面的分布載荷，其定義需要借助有限元載荷文件來實(shí)現(xiàn)，即哪些節(jié)點(diǎn)上施加力以及力的分布規(guī)律要由有限元載荷文件來定義，通過模態(tài)力對話框可以對分布力的大小及變化規(guī)律做進(jìn)一步的描述。
我們知道模態(tài)計(jì)算生成的MNF文件是不帶節(jié)點(diǎn)載荷信息的，借助ADAMS Flex Toolkit命令可以將外部的有限元載荷文件添加到柔性體MNF文件中。
下面，通過實(shí)例介紹ADAMS命令生成柔性體模態(tài)力的流程：
1、 為了方便所有人掌握這個(gè)方法，所用實(shí)例為Adams_install_dirflexexamplesmnfload中的plate.mnf和plate.loads，plate.mnf為沒有模態(tài)力信息的柔性體MNF文件，plate.loads為文本可編輯的有限元節(jié)點(diǎn)載荷描述文件，將這兩個(gè)文件拷貝到自定義的工作路徑下操作。
展開 
ansys與RecurDyn柔性體操作視頻教程
ansys與RecurDyn柔性體操作視頻教程，分享給大家！祝大家學(xué)習(xí)進(jìn)步！
recurdyn_and_ansys.part1.rar
recurdyn_and_ansys.part2.rar
recurdyn_and_ansys.part3.rar
recurdyn_and_ansys.part4.rar
使用abaqus生成simpack柔性體文件（.fbi） ￥29
使用simpack進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析時(shí)，經(jīng)常遇到需要考慮柔性體的問題，柔性體是基于有限元模型生成，使用abaqus可以很方便的完成這一過程。
下面以一段軌道為例，對使用abaqus生成simpack柔性體文件（.fbi文件）的過程進(jìn)行說明：
建立軌道有限元模型執(zhí)行模態(tài)計(jì)算
指定要保留的節(jié)點(diǎn)自由度及模態(tài)，對軌道進(jìn)行子結(jié)構(gòu)生成
運(yùn)行abaqus命令生成simpack柔性體.fbi文件
以下進(jìn)行詳細(xì)介紹：
ADAMS柔性體-剛?cè)狁詈夏K
5、 有限元軟件輸出的mnf文件是否正確
生成mnf文件后的模態(tài)振型和頻率與原始模態(tài)振型和頻率的對比
五、 mnf文件的使用
1、 ADAMS Flex對mnf文件的詳細(xì)查看（實(shí)例解說）
無論是ADAMS中生成的mnf，還是有限元生成的mnf文件，都可以利用ADAMS/Flex模塊進(jìn)行查看，包括Flex工具箱的說明和優(yōu)化器，有關(guān)輸出的版本信息、文件頭、單位、精度、輸出節(jié)點(diǎn)、頻率等
2、 柔性體mnf文件的替換和使用（實(shí)例解說）
如何導(dǎo)入mnf文件，如何將柔性體替換成剛性體，如何將柔性體替換成柔性體，以及柔性體柔性體替換
3、 柔性體mnf文件的編輯（實(shí)際軟件操作解說）
對于柔性體的編輯與剛體的編輯差別很大，對于ADAMS中柔性體計(jì)算最重要的部分，需要用到哪些模態(tài)階數(shù)參與計(jì)算，對還整個(gè)柔性或者剛?cè)狁詈嫌泻艽蟮挠绊懀?em>柔性體的阻尼和有效性、名稱位置、初始狀況及速度、模態(tài)初始狀況等等。
4、 ADAMS虛構(gòu)件（啞體）的使用（實(shí)例操作演示）
在將柔性體導(dǎo)入ADAMS中后，需要將柔性體和其他剛性體或者柔性體之間建立運(yùn)動(dòng)副約束關(guān)系以及施加載荷等。如果直接使用柔性體與剛性體建立關(guān)系，由于理論條件限制和其他因素考慮，例如時(shí)間無限長以至于計(jì)算不出來，運(yùn)動(dòng)仿真不運(yùn)行等。這時(shí)候需要構(gòu)件一個(gè)虛構(gòu)件，也有叫啞物體。意思就是建立一個(gè)和導(dǎo)入的柔性體一樣或者類似的剛體構(gòu)件，將剛體構(gòu)件的的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量信息置0，然后將柔性體與剛性體固定在一起，其應(yīng)該在柔性體上的運(yùn)動(dòng)副、約束和載荷都定義在虛構(gòu)件上。
展開 ADAMS剛?cè)狁詈戏抡媲爸谩狝NSYS WB轉(zhuǎn)換生成柔性體（.mnf文件） ￥10
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</figure>
</div><p class="ql-align-center"><br></p><p>選擇相關(guān)面/線/點(diǎn)作為參考物進(jìn)行設(shè)置；</p><p>以下是關(guān)鍵注意點(diǎn)：</p><ol><li>設(shè)置SPC點(diǎn)（遠(yuǎn)程點(diǎn)）的目的：由于在ADAMS中導(dǎo)入的柔性體與剛體零件無法使用固定副或轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，不存在可供選擇的標(biāo)記點(diǎn)，因此需要在生成柔性體時(shí)人工設(shè)置連接副的標(biāo)記點(diǎn)。</li><li>在ADAMS中導(dǎo)入柔性體后，若轉(zhuǎn)換為柔性體之前該零件與其他零件存在連接或接觸關(guān)鍵，則需要重新設(shè)置與其他零件的連接和接觸關(guān)系。</li><li>網(wǎng)格數(shù)量和柔性體個(gè)數(shù)會(huì)嚴(yán)重影響ADAMS的計(jì)算速度，注意保證計(jì)算效率。</li></ol><p><br></p>
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