Adams-Marc聯合仿真的案例
Adams-Marc聯合仿真助力萊頓汽車集團提升仿真計算效率
解決方案
“海克斯康工業軟件旗下的Marc是的非線性分析領域的知名軟件，Adams在MBD軟件領域同樣也是，提供的解決方案是按照我們的要求來整合這兩種技術。”賈博士說。海克斯康工程師將Marc和Adams耦合在一起，使得Adams的運動行為與Marc的非線性行為之間相互耦合，系統和部件級別的仿真在每個時間步上均被考慮。
通過Adams計算得到的變形結果在每一時間步上被Marc所應用，動力學載荷又通過Marc軟件傳遞到Adams上被應用。Marc考慮了幾何、材料和接觸非線性情況，最后模擬得到部件的應力和變形。
中心傳動的Adams模型和兩個彈簧的Marc模型
客戶受益
萊頓的CAE工程師建立了典型的模擬方法，即在Marc中將左右彈簧建模為柔性體，其余的部件建為剛體。在扭矩調制器的殼體和彈簧之間建立了六個接觸點，Adams使用這些接觸點向Marc提供位移數據，Marc使用這些接觸點將力提供給Adams。在這個仿真流程中，使用Adams-Marc聯合仿真分析扭矩調制器僅花費了兩個小時，這是Marc單獨仿真所需時間的1/15。
Marc仿真與Adams-Marc聯合仿真左側彈簧動態載荷的比較
“我們正在尋找一個解決方案，在很短的時間內可以允許我們仿真扭矩調制器的性能，包括材料和幾何的非線性，這樣我們就可以將現有的非線性分析集成到設計過程中。”賈博士說，“我們有一個系統級多體動力學仿真與非線性有限元分析相結合的思想。在部件級別，針對變形較大的組件，實現快速解決方案和準確結果。”MBD軟件以前已經與線性有限元分析軟件集成，但沒有與非線性有限元分析集成，后者可以為具有大變形和材料非線性的部件（例如扭矩調制器中的彈簧）提供準確的結果。
展開 設計仿真 | Adams-Marc聯合仿真助力萊頓汽車集團提升仿真計算效率
最終聯合仿真和Marc單獨仿真的結果僅相差10%，這是意料之中的事，因為正常的Marc仿真將所有部件作為柔性體，而聯合仿真將大多數部件作為剛體。之前就發現Marc仿真模擬的結果與物理測量結果非常接近。關鍵值的聯合仿真結果是值得信賴的，如作為輸入扭矩函數的內部驅動角與Marc模擬的變化小于10%。“考慮到計算時間的大幅減少，這種微小的結果差異是可以接受的,”賈博士說。
“這項技術首次將先進的非線性有限元分析作為設計過程的一個組成部分,這與十年前在計算能力方面的進步意義相似。在設計過程的早期階段，使用Adams-Marc聯合仿真可以評估不同設計的備選方案，這將大大加快設計過程。一旦我們找到了一個看起來很有希望的設計，我們將運行更準確的Marc模擬來驗證其性能。”
——萊頓汽車集團總工程師 賈博士
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在扭矩調制器的殼體和彈簧之間建立了六個接觸點，Adams使用這些接觸點向Marc提供位移數據，Marc使用這些接觸點將力提供給Adams。在這個仿真流程中，使用Adams-Marc聯合仿真分析扭矩調制器僅花費了兩個小時，這是Marc單獨仿真所需時間的1/15。
Marc仿真與Adams-Marc聯合仿真左側彈簧動態載荷的比較
“我們正在尋找一個解決方案，在很短的時間內可以允許我們仿真扭矩調制器的性能，包括材料和幾何的非線性，這樣我們就可以將現有的非線性分析集成到設計過程中。”賈博士說，“我們有一個系統級多體動力學仿真與非線性有限元分析相結合的思想。在部件級別，針對變形較大的組件，實現快速解決方案和準確結果。”MBD軟件以前已經與線性有限元分析軟件集成，但沒有與非線性有限元分析集成，后者可以為具有大變形和材料非線性的部件（例如扭矩調制器中的彈簧）提供準確的結果。
最終聯合仿真和Marc單獨仿真的結果僅相差10%，這是意料之中的事，因為正常的Marc仿真將所有部件作為柔性體，而聯合仿真將大多數部件作為剛體。之前就發現Marc仿真模擬的結果與物理測量結果非常接近。關鍵值的聯合仿真結果是值得信賴的，如作為輸入扭矩函數的內部驅動角與Marc模擬的變化小于10%。
展開 案例 | 使用Adams-Marc聯合仿真模擬車輛的極端負載工況
淺藍色曲線由沒有做任何模型調整的首次聯合仿真得出，仿真和測試之間峰值載荷的較大差異是由于仿真工程師提供了錯誤的 Y 坐標。因為這個原因，仿真工況錯過了導致峰值載荷的底板螺絲與障礙物之間的接觸點。
接觸力比較：物理測試與聯合仿真結果
工程師在仿真模型中調整了 Y 坐標，并進行了另一次聯合仿真后，生成了黑色曲線，更接近物理測試結果。在這一次嘗試中，螺釘只是作為一種假設條件添加到 Marc 模型中，而不是對螺釘本身進行詳細的建模，這解釋了聯合仿真結果與測試結果之間的其余差異。
執行進一步的分析后，聯合仿真結果和測試結果之間有了更好的關聯，但是由于保密的原因，這些曲線圖無法在本文中展示。聯合仿真動畫，可通過將Adams 和 Marc 結果文件讀取到 CEI Ensight 生成。
由 Adams&Marc 完成的寶馬汽車柱樁碾過
聯合仿真圖片，CEI Ensight 進行可視化處理
綜上所述，借助 Adams-Marc 聯合仿真方法，汽車 OEM 工程師和 MSC 能夠在一天之內找到物理測試結果與仿真結果之間的良好關聯性，結果表明，該聯合仿真技術能夠準確有效地預測車輛在極端工況下的動態載荷。
深圳市優飛迪科技有限公司成立于2010年，是一家專注于產品開發平臺解決方案與物聯網技術開發的國家級高新技術企業。
十多年來，優飛迪科技在數字孿生、工業軟件尤其仿真技術、物聯網技術開發等領域積累了豐富的經驗，并在這些領域擁有數十項獨立自主的知識產權。同時，優飛迪科技也與國際和國內的主要頭部工業軟件廠商建立了戰略合作關系，能夠為客戶提供完整的產品開發平臺解決方案。
展開 
案例分享 | Adams-Marc聯合仿真幫助三星獲得設計見解
Adams-Marc聯合仿真
我們運用Adams-Marc聯合仿真功能，將幾何和材料非線性結構行為包括在多體動力學（MBD）仿真中。任何Adams模型和Marc模型都可以與該工具一起使用。后處理是分開進行的，Adams結果在Adams的后處理器中完成，Marc結果在Marc的后處理器中完成。MBD解決方案（如Adams）和非線性FEA模型（如Marc）之間的聯合仿真提供了許多優勢。非線性有限元分析可以準確地描述柔性組件的非線性行為，包括塑性變形、非線性材料、組件的大變形、屈曲、自接觸等，而MBD模型可以準確地對系統進行建模，并為非線性組件提供真實的邊界條件。聯合仿真模型比完全的非線性有限元模型計算速度要快得多，并且不會影響精度。三星目前的墊圈仿真方法沒有運用Adams和Marc的聯合仿真，因此無法捕獲實際的系統動力學，并且對設計過程的價值有限。
洗衣機動力學的Adams模型，包括彈簧，阻尼器和墊圈的模型。彈簧被模擬成具有拉力的預加載彈簧元件，而阻尼器則被模擬成兩級非線性阻尼器元件。墊圈被模擬成襯套元件，并且主剛度基于Marc分析計算得到（圖2）。
圖 2
Marc模型使用經驗模型，獲得橡膠墊圈的
非線性材料屬性。
使用材料試驗結果可以計算出經驗模型中的各種常數。
獲得非線性材料屬性的工作流程如圖所示（圖3）。
圖 3
材料數據通過簡單拉伸、平面拉伸等試驗來收集，如雙軸拉伸和剪切。
對收集到的數據進行處理，以提取表征非線性材料模型（如Mooney，Ogden等）所需的各種模型系數。
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Adams-Marc聯合仿真
我們運用Adams-Marc聯合仿真功能，將幾何和材料非線性結構行為包括在多體動力學（MBD）仿真中。任何Adams模型和Marc模型都可以與該工具一起使用。后處理是分開進行的，Adams結果在Adams的后處理器中完成，Marc結果在Marc的后處理器中完成。MBD解決方案（如Adams）和非線性FEA模型（如Marc）之間的聯合仿真提供了許多優勢。非線性有限元分析可以準確地描述柔性組件的非線性行為，包括塑性變形、非線性材料、組件的大變形、屈曲、自接觸等，而MBD模型可以準確地對系統進行建模，并為非線性組件提供真實的邊界條件。聯合仿真模型比完全的非線性有限元模型計算速度要快得多，并且不會影響精度。三星目前的墊圈仿真方法沒有運用Adams和Marc的聯合仿真，因此無法捕獲實際的系統動力學，并且對設計過程的價值有限。
洗衣機動力學的Adams模型，包括彈簧，阻尼器和墊圈的模型。彈簧被模擬成具有拉力的預加載彈簧元件，而阻尼器則被模擬成兩級非線性阻尼器元件。墊圈被模擬成襯套元件，并且主剛度基于Marc分析計算得到。
Marc模型使用經驗模型，獲得橡膠墊圈的非線性材料屬性。使用材料試驗結果可以計算出經驗模型中的各種常數。獲得非線性材料屬性的工作流程如圖所示。
材料數據通過簡單拉伸、平面拉伸等試驗來收集，如雙軸拉伸和剪切。對收集到的數據進行處理，以提取表征非線性材料模型（如Mooney，Ogden等）所需的各種模型系數。優先考慮數據擬合，以獲得主要的應變和應變水平。然后，特征化的材料模型在Marc中被用于運行各種分析類型。在Marc中執行線性諧波分析，以確定墊圈的固有頻率，并估算其振動量級。非線性靜力分析可用于預測等效剛度和任何接觸。
展開 線下培訓 | Adams-Marc聯合仿真&MSC Nastran高級培訓
海克斯康工業軟件旗下的車輛動力學分析軟件Adams及非線性有限元軟件Marc，可高效實現聯合仿真，精準復現車輛誤用工況。
培訓課程：
培訓時間：6月20日
培訓地點：成都市錦江區人民南路二段仁恒置地廣場3206室
培訓目標：
?了解非線性仿真工況需求；
?掌握Adams-Marc聯合仿真工作流；
?掌握聯合仿真操作。
培訓費用：培訓免費，上機培訓參加請自帶電腦
培訓咨詢：湯經理 13795389328
培訓報名：
掃碼立即報名
培訓課程：
培訓時間：6月26日-27日
培訓地點：上海市閔行區華中路6號七寶德必易園A316室
適用人群：針對汽車、零部件等所有機械行業中使用MSC Nastran軟件進行結構設計與分析的工程師。
培訓目標：通過本次培訓使得學員學會并掌握使用MSC Nastran進行結構分析。
培訓費用：培訓免費，上機培訓參加請自帶電腦
培訓咨詢： 沈老師 18130362031
培訓報名：
掃碼立即報名
展開 設計仿真 | Adams-Marc聯合仿真幫助客戶準確模擬車門關閉過程
工程師使用Adams的試驗設計模塊進行分析，用來確定關門的速度最小為820 mm/s。
Marc密封條模型 Adams車門模型
Marc密封條的壓縮載荷
Bias工程師隨后做了進一步研究，使用Adams-Marc聯合仿真功能，通過實時計算密封件的載荷和變形來提高仿真精度，而不是依賴于CLD提供的近似值。這個聯合仿真被認為是第一個模擬車門動態關閉的聯合仿真方案。Adams運行運動學仿真，然后將仿真結果傳遞給Marc，繼而Marc進行仿真，并最后將結果再次傳遞給Adams。最后，Bias工程師開發了一個Excel界面，使不熟悉Adams和Marc的工程師能夠通過輸入某些參數即可輕松執行聯合仿真。Yurt說：“在整個聯合仿真過程中，門的動態運動由Adams計算，密封條的阻力由Marc計算。通過這種仿真方案，我們相信，在整個密封條可以精細的建模。以此來進行關門力的計算。”
結果/收益
Standard Profil的設計總監H.Tuncay Yukesel博士說：“我們將聯合仿真的結果提供給客戶，客戶非常滿意，并因此幫助我們拿下了更多的訂單。現在的仿真方案和物理試驗相比，幫助我們在更短的時間內，以更低的成本來評估新的密封件，并且可以評估和優化更多的設計方案，以提高車門關門性能，縮短產品開發周期和節約成本。”
車門開啟角度（°）
車門動能-DOE初始關門速度
展開 直播課程 | Adams聯合仿真技術
機電聯合仿真
Adams與流體力學的聯合仿真
Adams與Marc的聯合仿真
Adams與離散元技術的聯合仿真
精彩預告
以飛機高升力系統為例，本直播課將通過Adams與Cradle的聯合仿真，展示飛機升力系統控制面如何在運動仿真中集成精確的氣動載荷。
精密傳動核心部件滾珠絲杠Adams和Marc聯合仿真，點擊了解（干貨直播預約）
在此背景下，如何通過數字化仿真手段，在產品設計階段精準預判動力學響應與結構可靠性，已成為行業突破產品性能瓶頸的關鍵命題。
面對以上技術挑戰，海克斯康融合多體動力學仿真軟件Adams與高級非線性有限元分析軟件Marc，為滾珠絲杠產品仿真推出定制化解決方案。此解決方案首先基于Adams軟件進行滾珠絲杠動力學分析，并且傳遞滾珠載荷到Marc軟件；然后基于Marc軟件進行有限元精細建模，計算滾珠的接觸應力、接觸斑分布。
通過這一定制化的解決方案，客戶不僅可以快速、便捷地實現滾珠絲杠自動化批量建模和接觸參數調試，也能夠高效地完成從Adams到Marc的接觸計算，從而實現產品性能優化與可靠性提升的雙重目標。
本期直播講堂請到了海克斯康工業軟件結構仿真專家陳建中，以及多體動力學仿真專家狄亞鵬、姜越。在直播間中講師們將重點講解滾珠絲杠快速建模插件的方法，接觸參數調試的流程，以及實現接觸斑和接觸應力計算的方案。敬請關注！
5月28日 14:00
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直播內容聚焦
? 如何自動完成復雜的模型前處理工作
? 如何定義和調試接觸參數
? 如何高效完成從Adams到Marc的接觸計算
直播講師介紹
陳建中
海克斯康工業軟件結構仿真專家
具有多年的整車工程仿真應用經驗，在高度非線性、強度耐久、及NVH舒適性分析方面有多年豐富的工程和咨詢項目經驗。
狄亞鵬
海克斯康工業軟件多體動力學仿真專家
具有多年Adams軟件使用經驗，擅長Adams二次開發以及工程機械產品的動力學仿真分析。
姜越
海克斯康工業軟件多體動力學仿真專家
擅長Adams機械和車輛動力學仿真分析。
展開 線下培訓 | Digimat 復合材料多尺度分析 & Adams 剛柔耦合仿真
培訓費用：培訓免費 席位有限 現場參加自備電腦
培訓咨詢：龔老師 17721013876
培訓報名：
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作為多體動力學分析軟件，Adams擁有廣泛的用戶群體。用戶使用虛擬樣機進行動力學分析，獲取動態載荷，實現多場耦合等，切實縮短產品研發周期，提升競爭力。Adams支持考慮部件的線彈性和非線性彈性，能夠研究部件線性和非線性變形對機械系統性能的影響，也能計算更準確的部件載荷，用于評價結構剛強度和疲勞壽命。Adams剛柔耦合分析功能最終為分析人員提供平衡機械系統強度、靈活性、成本和重量等設計因素的寶貴建議。
此次培訓介紹使用Adams引入結構線彈性柔性體和非線性柔性體，自動生成線彈性柔性體，建立幾何大變形非線性柔性體及Adams-Marc聯合模擬其它非線性柔性等。
培訓大綱：
培訓時間：9月12日-13日
培訓地點：上海閔行區華中路6號七寶德必易園A316室
培訓目標：
? 了解Adams引入柔性體的必要性；
? 掌握Adams引入柔性體的流程；
? 掌握Adams-Marc聯合仿真流程。
培訓費用：培訓免費 席位有限 現場參加自備電腦
培訓咨詢：湯經理 13795389328
培訓報名：
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線下培訓 | Adams剛柔耦合仿真培訓 & MSC Nastran優化分析培訓
海克斯康Adams多體動力學分析軟件擁有廣泛的用戶群體。用戶使用虛擬樣機進行動力學分析，能夠獲取動態載荷、實現多場耦合等功能，有效縮短產品研發周期并提升市場競爭力。Adams支持對部件的線彈性和非線性彈性進行分析，能夠研究部件線性和非線性變形對機械系統性能的影響，也能計算更準確的部件載荷，用于評價結構剛強度和疲勞壽命。Adams剛柔耦合分析功能最終為分析人員提供平衡機械系統強度、靈活性、成本和重量等設計因素的寶貴建議。
此次培訓主要介紹Adams引入結構線彈性柔性體和非線性柔性體，自動生成線彈性柔性體，建立幾何大變形非線性柔性體及Adams-Marc聯合模擬其它非線性柔性等內容。
培訓日程：
培訓時間：7月17-18日
培訓地點：上海市閔行區華中路6號七寶德必易園A115室
培訓目標：
?了解Adams引入柔性體的必要性；
?掌握Adams引入柔性體的流程；
?掌握Adams-Marc聯合仿真流程。
培訓費用：培訓免費，上機培訓參加請自帶電腦
培訓咨詢：湯經理13795389328
培訓報名：
掃碼立即報名
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培訓日程：
培訓時間：7月24-25日
培訓地點：北京市朝陽區恒潤大廈B座12 層
面向人群：已掌握MSC Nastran、Patran或其它分析軟件基本功能的工程技術人員。
展開 基于Adams與Ansys的噴漿機斷臂仿真分析 附ANSYS和ADAMS聯合仿真步驟--剛柔混合模型
后臂各鉸點x、y、z方向受力情況
基于Ansys的后臂有限元模型建模及仿真
1.基于HyperMesh有限元模型前處理
為了獲得精度較高的網格，也方便定義后臂材料屬性。本案例中使用HyperMesh對后臂幾何體進行網格劃分。
HyperMesh網格模型
為了方便在對應的鉸點上施加上面得到的Adams仿真分析得到的受力結果，在后臂的鉸座表面處均建立了點網格（MASS21）,并與鉸座表面節點建立起剛性連接。定義點網格質量近似為0，這樣在點網格施加的力可以等效的傳遞到鉸座表面各節點處。
HyperMesh中建立的剛性連接
2.Ansys有限元模型
將HyperMesh建立的網格文件輸出為cdb格式并導入到Ansys中，在油缸鉸座位置設置約束，并在鉸點處分別添加x、y、z方向的作用力。（注意：此時坐標系需要與Adams中是否保持一致）
Ansys 仿真模型
進行上述設置后，進行慣性釋放（Inertia Relif）后進行求解，得到后臂應力仿真分析結果。
后臂應力仿真分析結果
后臂斷裂位置與有限元結果對比
通過對比該公司現場問題斷臂的位置和有限元仿真結果，后臂出現裂縫和斷開位置均位于后臂的T型角處，與仿真應力最大位置一致。
后臂斷裂位置與有限元結果對比
下載地址：ANSYS和ADAMS聯合仿真步驟--剛柔混合模型建立
展開 案例分享 | 用Adams-Marc協同仿真對車輛極端負載狀況進行仿真
經進一步分析，在協同仿真結果與試驗結果之間呈現出更好的相關性，出于保密原因，本文無法給出這些圖表。此外，將 Adams 和 Marc 結果文件讀入 CEI Ensight 中，還可以制作協同動畫（圖 8）。
圖8.采用Adams和Marc的數據、在CEIEnsight中實現的可視化的寶馬汽車凸起碾壓協同動畫圖片
總之，采用 Adams-Marc 協同仿真方法，汽車 OEM 工程師和 MSC 在一天之內就能找到實物試驗結果與仿真結果之間良好的相關性，這表明即使在極端負載狀況下，也可以利用這種協同仿真技術準確而有效地預測車輛的動力學負載。
參考文獻
1.Adams Marc 協同仿真特別興趣小組聯合運用多物理場仿真（MKS）和非線性有限元法（FEM），C. Kopp、H. Krings、R. Bosbach（MSC 軟件公司），德國柏林，2017 年 11 月
2.采用非線性有限元分析（FEA）和多體動力學（MBD）的協同仿真
3.“2018 德國國際工程分析學會計算與仿真年會——應用、發展與趨勢”，C. Kopp、H. Krings、T. El Dsoki（MSC 軟件），德國班貝格，2018 年 5 月
4.“寶馬案例分析：Adams Marc 協同仿真”，C. Kopp、H. Krings、Fan, Y.
展開 設計仿真 | Adams聯合仿真相關介紹
2.1節中的幾款軟件也都可以通過FMI形式進行聯合仿真。關于FMI的導入或者導出，各軟件都有詳細的說明及操作實例，此處不再贅述。
03
與Marc/Cradle/EDEM
Marc是海克斯康非線性有限元的重要產品，目前通過MSC Cosim軟件模塊或者通過Adams Co-Simulation Interface這個模塊實現與Adams的聯合仿真。典型的應用場景有懸架誤用工況載荷分析，電池包刮底等。
圖2 Adams-Marc誤用工況分析
Cradle是海克斯康流體的重要產品，目前通過MSC Cosim軟件模塊可以實現與Adams的聯合仿真，典型的應用場景有側風穩定性分析。
EDEM可以用于做離散元分析，通過AdamsCo-Simulation Interface這個模塊可以實現與Adams的聯合仿真。典型的應用場景有挖掘機鏟土過程模擬等。
圖3 Adams-Edem挖掘過程模擬
04
其他軟件
對于其他軟件，有兩種聯合的思路。
（1）借助中間軟件，比如Simulink來作為數據交換的平臺，實現此軟件與Adams的聯合。
（2）開發第三方的插件，類似2.3章節中的Adams co-simulation interface模塊。
Part2
Adams端聯合仿真
01
Adams端聯合仿真
Adams與其他軟件Co-sim的一般流程如下圖所示。
圖4 聯合仿真數據流
Adams端需要實現的功能有：
（1）將位移輸出至output_xls，供其他軟件調用；
（2）使用gforce引用input_xls中的數據。
02
實現方法
用子程序（subroutine）的方法實現上述功能。
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