多體系統仿真
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
多體系統仿真的視頻教程
齒輪系統多體動力學分析（重點講三種方法）
三種方法適用場合不一，當求解的齒輪激勵對整個系統級的影響較小時，采用第一種方法即可；當計算的齒輪比較小且不適合進行輕量化設計（即輪輻與齒胚為一體）可以快速采用第二種方法計算；當求解的為較大的盤齒、或者大齒輪時即對輪輻部分進行輕量化設計是必須時，則采用第三種方法。此三種方法基本可以解決我們在CAE分析過程種的動力學、靜力學求解問題。
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CAE仿真小技巧——多體動力學柔性體生成方法 （MNF文件）
CAE仿真小技巧——HyperWorks生成多體動力學柔性體方法（MNF文件） 通過“一二四”法讓大家簡單學會如何快速掌握生成MNF文件。
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多體系統仿真的實例教程
多體仿真技術的發展分為3個階段：前期是以現代計算力學為基礎的“多體動力學仿真”階段，近期擴展到于結構、控制和優化結合的“多體系統仿真”階段，目前正走向結合機-電-控與多物理場的“多體產品仿真”階段。
多體動力學仿真時期
這一時期是多體仿真的萌芽期，從事多體仿真的多是機構動力學學者。20世紀70年代，隨著電腦應用的逐漸普及，以美國為主的許多大學的應用力學學者開始以牛頓的運動定律對機械構造組成建立可數字化的數學模型（Mathematical Models），這就是今天多體仿真的前身。
70年代中期至90年代中期是多體動力學的蓬勃發展期，許多重要的數學模型和算法、有效的數值解法，甚至幾何模型與數學模型關系的建立都是發生在此期間，其中影響較大的包括密西根大學的以Eduler Angles為旋轉自由度的三維數模，愛荷華大學的Eduler Parameters旋轉自由度、相對自由度和遞歸算法（RecursiveFormulation），伊利諾大學Dr. Shabana的模態柔性體算法等。到了90年代中期這些技術都已成熟，值得一提的是RecurDyn的研發團隊集成了以上學術成果，并且引入同時期發展成熟的有限元算法作為可承受大變形和接觸的柔性體數模，于90年代末，在微軟的視窗操作系統上發布了第一版的RecurDyn，也算是“多體動力學仿真”紀元的一個總成。
多體系統的仿真時期
這一時期是多體仿真的成長期，市場主導了多體仿真的內涵。在RecurDyn第一版發布的20世紀90年代末，電腦的容量和速度又達到了一個新境界，新的多體仿真技術要求和挑戰也隨之浮現，由此迎來了“多體仿真系統”的新紀元。由“多體動力學”引申而來，一般泛指包括機械構造、結構材料和控制（軟、硬）元件的整體系統。
展開 通過數值仿真，可以對齒輪鏈條多體系統進行運動和受力狀況的模擬。這種模擬方法可以提供對系統行為和性能的深入理解，有助于優化設計、預測故障和提高系統的穩定性。
在數值仿真中，可以使用有限元分析（FEA）或多體動力學（MBD）等方法來模擬齒輪鏈條多體系統的運動和受力狀況。
有限元分析（FEA）：這種方法通過將系統劃分為有限數量的元素（如齒輪和鏈條），并使用數學模型描述每個元素的物理行為，從而模擬系統的整體行為。FEA可以用于分析齒輪鏈條的應力、應變、位移等，并評估系統的疲勞壽命和穩定性。
多體動力學（MBD）：這種方法使用多體動力學軟件來模擬復雜機械系統的運動和受力狀況。MBD可以模擬齒輪鏈條多體系統中的齒輪嚙合、鏈條張緊力、摩擦力等動態行為，并預測系統的動態響應和穩定性。
在進行數值仿真時，需要考慮多個因素，如齒輪和鏈條的材料屬性、幾何形狀、接觸條件、潤滑條件等。通過調整這些參數，可以觀察系統在不同條件下的行為，從而優化設計并改進系統的性能。
仿真設計：
【仿真平臺】自建高性能計算集群
【算例說明】通過數值仿真，可模擬齒輪鏈條多體系統運動和受力狀況
【工程應用】齒輪鏈條多體系統運動仿真、多體系統動力學仿真、機械工程等
【創新貢獻】自動化計算流程+計算參數優化+后處理自動生成
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展開 結構力學分析（靜力/動力/疲勞）、多體系統仿真（MBD）、鑄造/成型過程模擬是一個非常經典且覆蓋面廣的工業仿真問題，涵蓋了機械、材料和制造工程的核心領域。作為UltraLAB圖形工作站的廠商，深入理解這些算法的計算特性，是為客戶提供精準、高效硬件配置方案的基礎。
我將為您逐一解析這三大仿真領域。
核心結論速覽表
仿真領域
核心算法/方法
計算特點
主要計算平臺
備注
結構力學分析
隱式/顯式有限元法
隱式: 求解大型稀疏矩陣; 顯式: 瞬態、高度并行
隱式: CPU多核為主;顯式: GPU >> CPU多核
疲勞分析基于隱式結果，動力分析兩者皆有。
多體系統仿真
常微分方程組數值求解
順序性強、規模相對較小、對CPU頻率敏感
CPU多核為主，CPU單核為輔
對CPU主頻要求高，GPU加速應用較少。
鑄造/成型模擬
CFD + 隱式有限元法 (耦合)
多物理場耦合、計算密度極高、非線性強
CPU多核 + GPU (雙核心)
CFD(流動)部分GPU加速效果顯著，FEM(凝固/應力)部分依賴CPU。
展開 基于多柔體動力學(MFBD) 技術對行星輪系建立了剛柔耦合多體系統模型,其中柔體部件采用了節點法和模態縮減法兩種建模方式。利用RecurDyn 軟件對該多體系統進行了仿真分析,得出了行星架速度曲線和齒輪的動態嚙合力曲線,并將結果與剛體仿真結果進行比較,同時得出了行星輪系在嚙合過程中的應力云圖及節點應力曲線。通過對仿真結果的分析得出了行星輪被破壞的主要原因。仿真數據也為優化設計和疲勞性能研究提供了依據,為新產品的開發提供了有效的手段。
基于多柔體動力學技術的行星輪系多體動力學仿真分析.rar
展開 Ansys Motion 擁有更快的仿真速度，Ansys Motion優秀的求解器可以顯著提升大規模自由度系統的仿真速度，且在SMP并行環境下，求解速度會進一步大幅提升。緊密集成多體和結構仿真求解器，可以同時求解剛體、柔性體、力實體和連接副的控制方程。適用于大規模自由度系統仿真分析，專門為剛體和柔體混合系統定制的稀疏矩陣求解器已驗證，可以很好地處理大規模自由度系統仿真分析
先進的3D面接觸算法，可以很好地支持3D面接觸，包括小面和NURBS兩種類型。提供剛體-剛體面接觸，剛體-柔性體面接觸和柔性體-柔性體面接觸，高效的接觸探測算法可以更快速地計算復雜接觸問題
Ansys Motion 標準包支持模態柔性體和節點柔性，并可自由選擇。Ansys Motion同時支持無網格柔性技術，用戶無需對結構進行網格劃分即可實現柔性體數據的計算
Ansys Motion可以提供高效，功能強大的多柔性體動力學分析工具，對機械系統的運動學分析、車輛動力學、大變形結構分析、高速旋轉系統、3D接觸系統、以及多體運動、結構變形、動力學耐久性分析等有完整的解決方案。并可以結合Ansys Maxwell 及Mechanical 來實現電機的NVH分析，利用FMI接口及MATLAB實現與Twin Builder、Simulink等軟件的系統仿真。
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Adams（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems）是全球多體動力學仿真領域的標桿軟件，由 MSC Software 公司開發（現隸屬于 Hexagon 集團），憑借領先的虛擬樣機技術，成為汽車、航空航天、重型機械等行業系統級動力學分析的首選工具，全球市場占有率超 60%。
一、軟件核心介紹
Adams 是集建模、求解、可視化
作者： Aliyah Mallak | Ansys市場傳播經理
編輯整理：張旭 | Ansys 高級應用工程師
為滿足全球人工智能（AI）發展需求而建立的數據中心，催生了前所未有的電力需求。2018年，美國數據中心耗電量為76 TWh，占美國總能耗的1.9%。而到2028年，美國數據中心的電力需求預計將達到325至580 TWh，約占美國總能耗的12%。
上述情況對AI數據中心的各個環節都提出了巨大挑戰
本文原刊登于Ansys.com：《Ansys and Schr?dinger Partner to Enable Multiscale Simulation》
作者：Adarsh Chaurasia | Ansys高級應用工程師
編輯整理：鄭偉巍 | Ansys高級應用工程師
通過納米、微觀和宏觀尺度的仿真，產品開發團隊可以將設計優化提升到全新水平
隨著產品開發團隊面臨日益復雜的挑戰
車輛底盤多體動力學仿真主要包括：建模與裝配、K&C 分析、操穩分析、載荷提取以及性能優化，Adams 是底盤多體動力學仿真的行業標準軟件，其Adams/Car 模塊是基于模板、子系統、裝配體的層級設計，并提供了各種仿真參數設置和結果后處理功能，方便仿真人員從設計輸入到結果輸出的一些列操作，但目前的應用模式是單機管理模板和項目 CDB 文件，項目中的多人協同以及模板的更新非常困難和不變，這種傳統的數據管理模式在車型協同研發時暴露出諸多問題
多體系統仿真
常微分方程組數值求解
順序性強、規模相對較小、對CPU頻率敏感
CPU多核為主，CPU單核為輔
對CPU主頻要求高，GPU加速應用較少。
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多物理場仿真與優化在創新設計中的應用： 展示利用領先的結構、流體、電磁、多體動力學及系統仿真等技術，解決復雜工程挑戰，實現輕量化、高性能、低能耗設計的經典與前沿案例。
AI賦能的智能仿真與設計探索： 探討人工智能（AI）和機器學習（ML）技術與仿真結合，加速設計迭代、實現智能優化和自動化流程，應對數業時代對效率和創新的雙重需求。
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CAE仿真技術的深度應用正驅動企業仿真數據激增，數據管理也日趨復雜。面對海量仿真數據與知識積累帶來的管理和應用挑戰，高效管理仿真數據與流程、并借助機器學習與大語言模型技術實現智能化驅動，已成為提升仿真業務數據重用與效率的關鍵方向。
融合大語言模型和機器學習的SimManager平臺
海克斯康的仿真流程與數據管理平臺SimManager，可根據客戶需求進行配置與開發
在科技迅猛發展的當下，多體系統動力學仿真技術正以廣泛且深入的態勢重塑眾多行業的發展格局。RecurDyn作為一款系統級CAE仿真軟件，依靠其獨特的相對坐標系運動方程理論與完全遞歸算法，在應對大規模、高復雜度多體系統動力學問題時具備突出優勢。
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在飛機工程領域，起落架、艙門、水平及垂直面等作動系統是飛機設計的關鍵組成部分。運用多體動力學方法對這些系統進行建模與分析時，需兼顧仿真工具特性與行業工程經驗。為此，海克斯康推出基于多體動力學的飛機系統參數化建模與分析工具，深度融合軟件功能與工程實踐，顯著提升行業工程人員的工作專業性與便捷性。
飛機機構系統多體動力學建模與仿真常面臨三大挑戰：如何快速構建專業級典型飛機系統模型
