Marc仿真的案例
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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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。
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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 
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
然后，特征化的材料模型在Marc中被用于運行各種分析類型，如圖4所示。
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。
從Marc模型計算得到的主剛度會輸入到一個剛性的Adams多體動力學模型中，該模型可以預測動態加速度/位移以及載荷向框架的傳遞。
除了計算洗衣機框架上的載荷， Adams-Marc聯合仿真還可以用來執行瞬態動力學仿真，以評估變形、接觸和屈曲。
圖 4
Adams和Marc（v18.1）之間的耦合是使用MSC CoSim v1.6建立的。開發MSC CoSim，就是為了提供一個聯合仿真接口，以便在多物理框架內直接耦合不同的求解器/學科。Adams的.ADM和.ACF文件以及Marc的.DAT文件都被導入CoSim界面。
Adams分析條件包括500g的不平衡衣物載荷，用于觸發振動。電機的最大轉速設置為1300rpm。對兩種不同的墊圈幾何，評估了兩種Marc具體情況，帶和不帶側肋。
圖 5
從聯合仿真的結果（圖5）可以看出，相比于襯套模型，滾筒的加速度/位移提高了，而框架前部
受力減小了
。
可以基于對兩種墊圈設計的模擬指標（例如，總應變和接觸法向力）的直接比較來做出設計決策。通過聯合仿真探索洗衣機的動力學特性，已幫助三星在系統和組件級別上獲得了設計見解。三星聯合仿真之旅的下一步，將涉及更深入的基于仿真的探索，利用最優化的聯合仿真分析條件集進行減振和魯棒性設計。
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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 設計仿真 | 直播預告-Marc 仿真助力醫學醫療研發創新
隨著仿真技術飛速發展，有限元分析軟件應運而生，海克斯康工業軟件旗下的Marc非線性有限元軟件強大的非線性、多種物理場的耦合分析能力，能更加準確、有效、快速的建立骨關節模型，并能對關節中各種組織結構之間的影響和相互作用進行深度分析，同時也能針對患者做出更加個體化的診療方案，深化對關節的進一步認識。
本期直播將為大家帶來 “MARC仿真助力醫學醫療研發創新”專題直播，通過對醫療行業痛點、技術難點及具體案例的深入解析，全面闡述Marc軟件在醫療行業中的應用與價值。
設計仿真 | Adams-Marc聯合仿真幫助客戶準確模擬車門關閉過程
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 設計仿真 | Marc軟件助力塔塔汽車團隊克服橡膠密封仿真
解決方案
海克斯康工業軟件旗下Marc軟件擁有專門定制的單元、材料模型和自動接觸分析程序評估柔性體。因此，塔塔汽車公司決定使用Marc軟件來克服橡膠密封仿真的問題。
Marc有助于預測車門開啟和關閉工況的車門密封件的性能。基于上述仿真的置信度，進行了進一步的研究，以評估密封件其他參數的靈敏度，例如：密封件厚度、球部直徑、接觸表面之間的間隙和材料特性。
接下來，在仿真中捕捉密封的裝配順序。Marc仿真結果提供了關于密封變形、接觸長度、閉合力、CLD曲線和密封件在車身面板上安裝力的關鍵解析。這些參數很重要，因為它們影響車門密封性能的各種功能。
車門密封仿真結果
客戶受益
校驗結果顯示分析結果和物理測試數據有很好的一致性。這些結果有助于確定主要參數對預測漏水、風噪、開門/關門作用力的影響。在早期設計階段獲得這些關鍵解析有助于降低成本和縮短產品開發周期。
有了Marc軟件，團隊以四倍速度完成仿真，并且是現有仿真效率的兩倍。
海克斯康設計仿真團隊和塔塔汽車團隊攜手合作攻克項目并快速找到解決問題的方案。總體而言，團隊能夠滿足既定的項目開發周期時間表。
在未來，該團隊也計劃采用類似的方法設計車門密封系統。這同樣適用于其它仿真，如車門GRM和天窗密封條。
展開 設計仿真 | Marc流體壓力密封滲透功能
該Marc仿真功能基于接觸壓力，并考慮了接觸面滲入流體的影響。流體壓力可以逐漸滲透到接觸表面下方，以模擬流體在壓力增加時的效果。
以下示例用于說明該過程。
如圖2所示的D形密封圈首先在安裝階段被壓縮，然后施加流體壓力。壓力載荷施加在密封圈的整個邊界上，該邊界表示最終可以施加壓力的區域。在此過程中，壓力在滲透之前不會激活。這意味著它暴露在流體中。定義了一個初始滲透點，以指定流體壓力最初活躍的位置。從起點開始，通過沿邊界注壓直到接觸區域或負載末端來找到濕區。當負載在負載箱中激活時，就會發生這種壓力顯示。然后，隨著負載的增加，當接觸應力低于用戶定義的閾值時，滲透區將在接觸區下方生長。
這里有兩個效果。首先，隨著壓力載荷的增加，密封圈會膨脹并增加接觸壓力。其次，壓力載荷在接觸下滲入，降低了接觸壓力。如果第二種效應更大，密封圈就會泄漏。此過程可以用Marc2024.2版本進行實現。
壓力滲透的仿真探測過程：
a) 施加預載荷，壓縮橡膠密封圈；
b) 在初始浸濕表面上施加載荷，暴露于油壓時壓力激活；
c) 在部分滲透區域壓力下降；
d) 增加壓力；
e) 如果接觸壓力小于閾值；
f) 擴大滲透面 繼續迭代，直到滲透表面壓力達到最大面積，無法再繼續滲透。
圖3比較了兩種情況，其中唯一區別密封圈和端蓋接觸面寬度差異性，及密封壓縮量差異。接觸面寬度越大，密封圈端面和端蓋之間的間隙越小，密封效果越好。在第一幅圖中，密封圈中的壓力足夠高，可以防止泄漏，但在第二幅圖中間隙太大。在流體壓力增加過程中，接觸壓力降至閾值以下，密封圈開始泄漏（流體壓力在密封圈的兩側）。
展開 
設計仿真 | Marc流體壓力密封滲透功能
該Marc仿真功能基于接觸壓力，并考慮了接觸面滲入流體的影響。流體壓力可以逐漸滲透到接觸表面下方，以模擬流體在壓力增加時的效果。
以下示例用于說明該過程。如圖2所示的D形密封圈首先在安裝階段被壓縮，然后施加流體壓力。壓力載荷施加在密封圈的整個邊界上，該邊界表示最終可以施加壓力的區域。在此過程中，壓力在滲透之前不會激活。這意味著它暴露在流體中。定義了一個初始滲透點，以指定流體壓力最初活躍的位置。從起點開始，通過沿邊界注壓直到接觸區域或負載末端來找到濕區。當負載在負載箱中激活時，就會發生這種壓力顯示。然后，隨著負載的增加，當接觸應力低于用戶定義的閾值時，滲透區將在接觸區下方生長。這里有兩個效果。首先，隨著壓力載荷的增加，密封圈會膨脹并增加接觸壓力。其次，壓力載荷在接觸下滲入，降低了接觸壓力。如果第二種效應更大，密封圈就會泄漏。此過程可以用Marc2024.2版本進行實現。
壓力滲透的仿真探測過程：
a) 施加預載荷，壓縮橡膠密封圈；
b) 在初始浸濕表面上施加載荷，暴露于油壓時壓力激活；
c) 在部分滲透區域壓力下降；
d) 增加壓力；
e) 如果接觸壓力小于閾值；
f) 擴大滲透面 繼續迭代，直到滲透表面壓力達到最大面積，無法再繼續滲透。
圖3比較了兩種情況，其中唯一區別密封圈和端蓋接觸面寬度差異性，及密封壓縮量差異。接觸面寬度越大，密封圈端面和端蓋之間的間隙越小，密封效果越好。在第一幅圖中，密封圈中的壓力足夠高，可以防止泄漏，但在第二幅圖中間隙太大。在流體壓力增加過程中，接觸壓力降至閾值以下，密封圈開始泄漏（流體壓力在密封圈的兩側）。
展開 設計仿真 | Marc軟件攻克焊接殘余應力預測難題
?高效性
先進的計算算法和優化的網格劃分技術，大大縮短了計算時間，提高了仿真效率。
?靈活性
軟件提供了豐富的模型庫和自定義功能，用戶可以根據實際需求，靈活設置材料參數、熱源參數和邊界條件。
?可靠性
經過大量實驗驗證和工程應用，Marc軟件在焊接仿真領域具有高度的可靠性和穩定性。
面向未來的焊接技術
隨著制造業對焊接質量要求的不斷提高，焊接仿真技術的重要性日益凸顯。Marc軟件憑借其強大的功能和卓越的性能，在焊接仿真領域展現了巨大的應用潛力。重慶大學的研究成果不僅驗證了Marc軟件的高效性和準確性，還為實際工程應用提供了寶貴的參考。未來，隨著數值模擬技術的不斷發展，Marc軟件必將在焊接領域發揮更加重要的作用，助力制造業邁向更高的技術水平。
展開 設計仿真 | Marc軟件攻克焊接殘余應力預測難題
高效性
先進的計算算法和優化的網格劃分技術，大大縮短了計算時間，提高了仿真效率。
靈活性
軟件提供了豐富的模型庫和自定義功能，用戶可以根據實際需求，靈活設置材料參數、熱源參數和邊界條件。
可靠性
經過大量實驗驗證和工程應用，Marc軟件在焊接仿真領域具有高度的可靠性和穩定性。
面向未來的焊接技術
隨著制造業對焊接質量要求的不斷提高，焊接仿真技術的重要性日益凸顯。Marc軟件憑借其強大的功能和卓越的性能，在焊接仿真領域展現了巨大的應用潛力。重慶大學的研究成果不僅驗證了Marc軟件的高效性和準確性，還為實際工程應用提供了寶貴的參考。未來，隨著數值模擬技術的不斷發展，Marc軟件必將在焊接領域發揮更加重要的作用，助力制造業邁向更高的技術水平。
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官方郵箱：info@anscos.com
【文章來自海克斯康工業軟件】
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
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