Geo Contact的案例
技術小貼士：RecurDyn接觸元素（Contact）初級教程-Solid/Geo Contact
相反，如前所述，如果是平面之間的接觸或大面積接觸，則Geo Surface Contact在許多方面都優于Solid Contact。簡單而又極端的情況如下模型。
對于用Solid Contact無法很好求解的模型，建議先使用Geo Surface Contact，或者從一開始就先使用Geo Surface Contact。
從概念上講，如果如下示意圖思考，就很容易理解接觸力是如何計算的。
文章來源：RecurDyn軟件
RecurDyn 2023 新功能介紹
SMP支持GEO Contact
Geo Surface Contact算法通過SMP并行計算可大大提升計算效率。對于包含大量連續接觸的復雜模型，計算速度提升更為明顯，提速達30~50%甚至更高。然而，對于少量接觸或間歇接觸的模型，其效果不甚明顯。
Dynamic/Kinematic分析可不設置End Time
不設置End Time，通過設置Stop Condition，仿真在滿足終止條件時結束計算，結果的輸出按照Report Time Interval進行采樣。
頻率響應分析新增激勵類型
新增激勵類型：位移、速度、加速度；新增Actuator類型：旋轉質量、PSD、用戶定義。
Static Solver采用新算法
Static Solver采用新N-R (Newton-Raphson) 算法，支持MFBD model-含Rigid body、Rflex body 及Fflex body(支持Fflex接觸)。推薦使用N-R solver（Robust N-R solver僅用于包含Chain、Belt、Track LM及Track HM工具包模型的場合）。
界面上的Translational Move Limit及Rotational Move Limit(Degree)用于指定每次迭代中平動/轉動變化的最大值，較小的值會導致更精確的收斂，但相應的仿真時間會更長。通過估算模型中物體的整體平動/旋轉量后，建議將極限設置在該值的1/10到1/100之間。
模型文件格式可選擇
可選擇rdyn或rdx作為缺省的文件格式。rdx文件基于文本格式（XML格式），模型信息通過多個關聯文件進行保存。
支持結果文件輕量化設置
可通過設置對RPLT文件的組成進行定義，從而實現結果文件的輕量化。
展開 RecurDyn V2023版本典型新功能
RecurDynV2023版本推出了眾多新功能，推薦大家了解如下典型新功能：
Solver Enhancement #1 Geo Surface Contact Enhancements
?Geo Surface Contact算法提升，并行SMP的加速效果明顯.
?包含大量Geo Surface Contact的模型，計算時間可降40%~ 50%.
GEO Surface Contact的SMP加速適用于剛柔耦合模型，尤其是具有如下特征的模型：
?Body處于連續接觸狀態.
?模型中包含大量的接觸.
?對于FFLEX模型，接觸計算比柔性計算花費更大的成本.
Solver Enhancement #2 Static Solver and FFlex Static Enhancements
?歷時2年多的開發，采用新 N-R (Newton-Rasphon)靜態求解器，具有更高的精度和可靠性.
?支持包含剛柔接觸的復雜MFBD模型的靜態求解.
?通過事先計算車輛或挖機的初始靜平衡狀態，有助于提高仿真速度和精度. 通過動力學計算之前的靜態分析，可以縮短模型整體仿真時間.
?當慣性效果比較小時，模型的行為可以通過快速的準靜態分析進行考察.
?通過靜態分析可研究系統的運動范圍或物體間的干涉。
FFlex Static
?可確定柔性體結構的靜態變形和應力。
?支持MFBD模型的靜態分析，不僅可以考慮FFlex Body的自接觸，還可以考慮與其它Body的接觸.
?當需要柔性體的變形時，可通過靜態分析萃取相應的變形結果.
Note
?對于包含Rigid Body和RFlex body的模型，靜態分析不需要額外的License.
展開 RecurDyn成功案例：利用虛擬模型對諧波齒輪傳動性能進行預測
▎仿真過程
① Circular Spline和Wave Generator以剛體建模
② 考慮柔性輪的形狀變形，用柔性體建模
③ 準確預測柔性輪的局部變形及應力，利用FFlex建模
④ 在柔性輪和Circular Spline之間使用Geo Contact
⑤ 改善解析速度，柔性輪和Wave Generator之間使用Geo-Cylinder
⑥ 使用考慮預應力的變形mesh作為Flex Spline的初始狀態
⑦ 縮短分析時間，只對實際接觸發生的位置定義接觸，而不是整個體
▎關鍵仿真技術
? 能夠準確再現高速旋轉的柔性輪變形的MFBD技術
? 快速準確的接觸算法
- 支持剛體和柔軟體之間的接觸
- 有效處理大量齒輪齒間的接觸
? 適合汽缸或球形形狀的專用接觸要素
? 齒輪齒間接觸的接觸力分布及壓力可視化功能
▎工具包
? RecurDyn/Professional
? RecurDyn/FFlex
▎工程問題
? 設計變更帶來的性能評價的變化
? 在給定的公差范圍內預測尺寸差異對振動和傳動誤差的影響
? 預測負載和速度變化對柔性輪行為的影響
? 柔性輪的扭曲對性能的影響評價
? Wave generator的反作用力預測
▎解決方案
? 利用MFBD技術減少建模和仿真時間
? 利用非線性柔性體和接觸算法再現柔性輪的行為
? 柔性輪的變形及接觸應力計算
? 模擬實驗預測修改設計/動作條件及隨公差后的性能變化
▎結論
? 評價修改后的齒形的性能，并將其反映在設計中
? 通過虛擬模型
展開 
RecurDyn成功案例：多體仿真優化隔離開關
▎仿真過程
① 創建板簧子系統（包括考慮安裝預應力的柔性體）
② 在虛擬樣機中創建多個板簧
③ 設置參數，考慮間隙公差等初始位置的不確定性
④ 創建由三個凸輪組成的命令組(Command group)模型
⑤ 為明確最優設計，對各種設定值進行系統仿真
▎關鍵仿真技術
? 多柔體動力學(MFBD)技術精確計算運動部件的應力
? Geo-Contact 技術，用于計算柔性體之間的接觸
? 子系統建模最大程度實現復雜機制的可重用性
? 多體動力學求解器用于準確預測系統運動所需的扭矩
▎工具包
? RecurDyn/Professional
? RecurDyn/FFlex
▎工程問題
? 需要快速可靠的求解器，以便對具有變形和接觸的高速動力學模型進行動力學分析
? 必須準確考慮可能影響產品性能的詳細幾何形狀和零件之間的間隙
? 系統中存在如大變形，非線性材料特性以及復雜接觸等高非線性問題
? 現存CAD軟件中的多體動力學軟件無法解決此類問題
▎解決方案
? 基于 RecurDyn 友善的 GUI 和子系統建模功能，可輕松建立系統虛擬化模型
? 使用多個3D接觸，計算考慮接觸裝配間隙的系統性行為
? Full Flex可重現板簧的精確行為
? MFBD求解器可快速并穩定地求解復雜系統的動態行為
▎結論
? 對隔離開關的動力學行為進行了準確的研究
? 通過仿真進行驗證，無需針對各種條件創建物理樣機，從而節省時間和成本
? 通過仿真驗證了最佳設計
▎其他應用場景
展開 2023新功能介紹
對于持續的有發生接觸力的模型
對于接觸單元較多并且持續的發生接觸力的模型
對于全柔性體(FFlex)模型中接觸力計算量大幅超過柔性體計算量的模型
RecurDyn 2023
新功能預告
01
Solver 功能升級#1：Geo Surface Contact
01
強化內容
?通過升級Geo Surface Contact算法和并行計算(SMP)使接觸性能提升50%，
?對于大量使用Geo Surface Contact的系統，仿真時間最多可縮短40~50%。
* 不同模型存在些許差異
?在之前RecurDyn版本中建立的模型則無需任何改動，直接基于升級的接觸算法分析
?在RecurDyn中建立的模型大部分都會或多或少的使用接觸，所以大部分的模型，仿真速度均有所提升
?包含剛體和柔性體的剛柔耦合(MFBD)模型，用戶也可以明顯的感受到升級后接觸算法的性能提升效果
02
在哪種模型中的效果比較明顯？
展開 2023年4月培訓報名
Body的屬性設置
位置調整：Object Control
多種Joint：固定副、平動副、轉動副、圓柱副、螺旋副、球鉸、平面副、CMotion、PTCV、OnOff等
多種Force：彈簧力、扭簧力、軸向力、扭矩、平動力、襯套力
多種Contact：Geo-Contact、Primitive Contact、2D Contact
參數化建模：PV、PP、子系統建模、PPC、PVC
Expression常用函數：If函數、Step函數、位移，速度及加速度函數、力和力矩函數、Spline函數等
常用工具和技巧：R-Map、Request、Layer Setting、Cutting Plane，sensor等
Simulation參數設置，Standalone Solver及批處理
☆ 案例練習
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MFBD
多柔體動力學（MFBD）定義
MFBD分析過程：
?前處理：Mesh模式、柔性體編輯模式、載荷設定、接觸處設定
?后處理：云圖顯示、Plot查看節點力
網格劃分方法：Auto Mesh、Advanced Mesh、Remesh等
FFlex單元類型及材料屬性
建模元素創建:Node Set、Patch Set、Element Set、FDR、邊界條件、載荷類型、Output設置
柔性體顯示設置
創建柔性體接觸
展開 【帶傳動專欄】基于RecurDyn 的人字齒同步帶齒廓齒形對傳動性能的影響
表1 同步帶各層材料性能
Tab.1 Material property of each layer of synchronous belt
Recurdyn仿真各運動副設計如圖1所示，帶輪與柔性體同步帶之間接觸為GEO contact，網格劃分單元數量為67 801，帶初張力450 N。
圖1 人字齒同步帶動態仿真模型
Fig.1 Dynamic simulation model double helical tooth synchronous belt
主動帶輪施加STEP 函數使其以1 000 r∕min 順時針轉動，在從動輪上施加4 500 N·mm 的轉矩負載，依照帶與主、從動輪嚙入和嚙出關系，給進入完全嚙合狀態的帶齒進行編號，帶齒應力分布云圖如圖2所示。松、緊邊帶的應力集中在帶的強力層，而進入完全嚙合狀態的同步帶，帶齒與強力層同時承受載荷。由于帶受到張力的作用，帶的節距大于帶輪節距長度，因此2號、13號帶齒與輪齒存在嚙合干涉。
圖2 帶齒應力分布云圖
Fig.2 Cloud diagram of belt tooth stress distribution
2 仿真分析
為了比較3種齒形人字齒同步帶傳動性能，分別在圖3（a）的新型、圖3（b）的RU 型和圖3（c）的ZA 型人字齒齒形上取容易產生應力集中的齒根點A（主動帶輪齒面接觸）、點B（從動帶輪齒面接觸）及帶齒槽點C作為研究點，如圖3所示。
圖3 帶齒上特殊計算點設置
Fig.3 Special calculation point setting on tooth
2.1 完全嚙合區帶齒與強力層應力分布
圖2所示為人字齒同步帶帶齒應力分布云圖，為了便于分析完全嚙合區帶齒與強力層受載規律，取主、從動輪完全嚙合區帶的受力云圖，如圖4所示。
展開 RecurDyn成功案例：使用MFBD的雙桿拖拉機開發ROPS虛擬試驗方法
▎仿真過程
① 創建駕駛員安全區域、ROPS結構、液壓推動器的動力學模型
② 為ROPS結構創建柔性體模型（細長幾何，使用Shell建模）
-使用Geo Surface Contact，在液壓推動器（Rigid）和結構物（FFlex）接觸時，將振動降至最低
-在接觸位置定義Contact，以避免結構變形導致穿透
-考慮到Mid-surface類型的Shell Element特性，將焊縫建模為FDR（RBE2）元素
③ 啟動連續位移負載試驗程序，比較評估滿足要求能量的最大位移
▎關鍵仿真技術
?用于ROPS虛擬試驗的MFBD（剛柔耦合）建模仿真技術
?在Mid-surface類型的FE模型中，用于焊縫處理的FDR（RBE2）單元處理技術
?Scenario分析功能和Contact On/Off控制技術可實現連續位移負載
▎工具包
? RecurDyn/Professional
? RecurDyn//FFlex
▎工程問題
?物理樣機制造成本耗費大量的時間和金錢
?需要對多個設計變量進行主動安全評估
?需要實施連續負荷控制方法以考慮殘余應力
?比靜力學分析模型更簡單的定義接觸以及快速收斂
?對仿真時間的要求
▎解決方案
?使用RecurDyn的MFBD剛柔耦合模型代替物理試驗所需的物理樣機
?通過從CAD幾何的Mid-surface geometry創建Shell單元的柔性體模型，縮短仿真分析時間
?考慮結構的大變形和材料非線性特性（塑性），使用非線性各向同性強化彈塑性
?在每個負載階段確認安全區域受到威脅時，為了在保持塑性變形的條件下進行連續分析
展開 RecurDyn成功案例：使用MFBD的雙桿拖拉機開發ROPS虛擬試驗方法
▎仿真過程
① 創建駕駛員安全區域、ROPS結構、液壓推動器的動力學模型
② 為ROPS結構創建柔性體模型（細長幾何，使用Shell建模）
-使用Geo Surface Contact，在液壓推動器（Rigid）和結構物（FFlex）接觸時，將振動降至最低
-在接觸位置定義Contact，以避免結構變形導致穿透
-考慮到Mid-surface類型的Shell Element特性，將焊縫建模為FDR（RBE2）元素
③ 啟動連續位移負載試驗程序，比較評估滿足要求能量的最大位移
▎關鍵仿真技術
?用于ROPS虛擬試驗的MFBD（剛柔耦合）建模仿真技術
?在Mid-surface類型的FE模型中，用于焊縫處理的FDR（RBE2）單元處理技術
?Scenario分析功能和Contact On/Off控制技術可實現連續位移負載
▎工具包
? RecurDyn/Professional
? RecurDyn//FFlex
▎工程問題
?物理樣機制造成本耗費大量的時間和金錢
?需要對多個設計變量進行主動安全評估
?需要實施連續負荷控制方法以考慮殘余應力
?比靜力學分析模型更簡單的定義接觸以及快速收斂
?對仿真時間的要求
▎解決方案
?使用RecurDyn的MFBD剛柔耦合模型代替物理試驗所需的物理樣機
?通過從CAD幾何的Mid-surface geometry創建Shell單元的柔性體模型，縮短仿真分析時間
?考慮結構的大變形和材料非線性特性（塑性），使用非線性各向同性強化彈塑性
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