柔性體接觸仿真的案例
設計仿真 | 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)求解的方式進行建立的。柔性體的實時節(jié)點位置是通過模態(tài)疊加的方式進行計算。接觸計算中，柔性體的三角形網格被視為小的面幾何。柔性體接觸位置的計算與剛性體接觸位置的計算方法一樣，均使用同樣的技術，參考接觸指南（一）。柔性體的接觸應用IMPACT方法計算接觸力，罰函數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、接觸計算的方法以及接觸參數的設置進行闡述。
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方面：
02 柔性體接觸計算的原理
不管是剛體、柔性體、2D或者3D單元，接觸力的計算均需要滲透深度作為接觸函數的輸入，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，幾何通過每個物體的曲面節(jié)點的網格定義。而有限元網格的節(jié)點被分組成三角形。當柔性體接觸時，將會形成一個相交的空間區(qū)域。只有該相交區(qū)域內的節(jié)點，會產生接觸的作用力。而總的接觸力會分布到各個節(jié)點上，節(jié)點的接觸力的大小與各個節(jié)點的滲透深度成正比關系。
當相交空間的區(qū)域內I柔性體與J柔性體各自節(jié)點的數量不一樣時，這種情況并不會影響接觸力的計算。因為柔性體的相關接觸關系，需要保證整個接觸區(qū)域的接觸力合力大小相等方向相反。而節(jié)點數量不一致，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，結果精度相比實際會有一定的出入；
02
柔性體接觸定義類似于使用接觸函數，而接觸函數是一個非線性彈簧阻尼器。
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這個版本中首次引進。這個版本僅支持使用solid單元的柔性體接觸。MD R4版本將會支持使用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)文件為基礎的?；诖?，通過模態(tài)疊加可以計算出仿真過程中的節(jié)點位置。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方法用來計算接觸力，然后映射到柔性體的模態(tài)空間，模態(tài)應力恢復技術可以用來顯示柔性體表面的應力結果。
2 接觸運動學
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，將這個輸入給IMPACT函數，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。三角形單元的頂點就是FE 網格的節(jié)點。當柔性體發(fā)生接觸，將會有交叉的體積（可能會有多個，每個單獨的體積被稱為incident）。有力作用的節(jié)點就是交叉體積表面的節(jié)點。交叉體積之外的節(jié)點是沒有力作用的。剛柔接觸更簡單，因為剛體上不需要節(jié)點。
交叉體積的每個節(jié)點都進行嵌入深度的計算，并不是認為所有節(jié)點的深度都是相同的。在一個特定的交叉幾何中，作用在節(jié)點上的接觸法向力的方向都是相同的。這樣假設是因為大多數情況確實是相同的，對于不是相同的情況，也沒有去計算每個節(jié)點的法向方向。由于接觸面上節(jié)點的速度比較容易計算，每個節(jié)點可能有獨自的接觸摩擦力。
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，通常不會有那么大的變形。
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：
對模型進行柔性化：
插入FE Patch for Flex Contact：
最后結果圖：
這方面資料在百度網盤有一些，針對這個例子我又做了一個詳細的教程。
教程內包括文字教程、基礎模型，已完成的模型以及視頻教程，在百度網盤-->Motion問題答疑-->Flex_Flex_Contact.rar。下載地址：http://pan.baidu.com/s/1FsGTh
更多下載資料請關注百度網盤LMS_VL_Motion，Moiton交流群：324201728
展開 Altair網絡研討會-12/10、22-HyperWorks多體動力學仿真中柔性體的關鍵技術
主題: HyperWorks多體動力學仿真中柔性體的關鍵技術
首播時間: 2014-12-1009:30 AM - 11:30 AM
復播時間:2014-12-22 18:30 PM – 20：30PM
MotionView是澳汰爾公司開發(fā)的新一代多體動力學仿真分析軟件。它是一個通用的多體動力學仿真軟件，采用完全開放的程序架構，可以實現高度的流程自動化和客戶化定制。具有簡潔友好的界面，高效的建模語言（MDL），同時也是第一款支持多求解器輸出的多體動力學軟件。MotionSolve是新一代的多體動力學求解器，采用創(chuàng)新的點輔助坐標系統(tǒng)（PointAuxiliary Coordinate System），具有計算更快速、更穩(wěn)定的優(yōu)點；提/供了完整的多體動力學求解系列，可進行靜力學，準靜力學，運動學，動力學，模型線性化和狀態(tài)矩陣輸出等，實現機電液一體化仿真；適用范圍廣泛，可以處理機械系統(tǒng)動力學、車輛動力學、隔振、控制系統(tǒng)設計、針對耐久性分析的載荷預期和穩(wěn)健性仿真等多方面的問題，可以對具有復雜非線性特性的模型進行仿真。
本次研討會將主要介紹HyperWorks多體動力學仿真中柔性體的關鍵技術，包括：
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HyperWorks多體動力學介紹
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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
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剛柔耦合系統(tǒng)建模仿真
報名方式：
1，
通過網絡注冊報名，注冊地址http://www.altair.com.cn/EventList.aspx?
展開 
柔性體跌落碰撞及反彈數值仿真 ￥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 仿真案例｜使用多體動力學軟件仿真柔性可卷太陽能電池陣列的展開過程
為了仿真狹縫支撐管的展開過程，必須執(zhí)行的功能是：
1）狹縫管圍繞位于太陽能電池陣列支撐管末端的芯軸成型
2）狹縫管卷在芯軸上以仿真卷繞過程
3）狹縫管必須展開成合適的形狀
圖2顯示了在芯軸上卷繞狹縫管的概況。
圖2：在芯軸上卷繞狹縫管的順序
一旦支撐管在芯軸上成型，就開始進行卷繞仿真，支撐管圍繞芯軸平穩(wěn)卷起，直到形成卷繞裝配結構。約束和施加的載荷用于控制卷繞運動，并保持支撐管上所需的張力。該過程中，仿真準確地模擬了狹縫管卷繞支撐管的整個過程，結果包括壓扁狹縫管引起的預應力，它將為太陽能電池陣列結果展開仿真提供初始配置和條件。在展開仿真過程中，正確定義阻尼機制所提供的約束力對于正確控制展開是非常重要的。
全太陽能電池陣列模型擴展
在上述單個狹縫管的仿真基礎上，研究了全太陽能電池陣列多體仿真，模型包含圖3所示的實體，包括芯軸、狹縫管卷繞支撐管、光伏覆蓋層和架體。芯軸和架體被視為剛體，而狹縫管和覆蓋層被視為柔性體。同時為簡化模型并自動化繁瑣和重復的任務，在多體動力學軟件中開發(fā)了一個垂直應用程序，用于將狹縫管成型到芯軸上、狹縫管卷繞過程以及展開過程仿真。
圖3：完整太陽能電池陣列多體模型
這些功能可從主菜單欄的選項卡在軟件圖形用戶界面中訪問。菜單欄如圖4 所示。每個應用程序都有一個設置功能和一個運行功能。
圖4：圖形用戶界面(GUI)菜單欄顯示了用于將狹縫管成型到芯軸上、狹縫管卷繞過程以及展開過程仿真的應用功能。
展開 仿真案例｜使用多體動力學軟件仿真柔性可卷太陽能電池陣列的展開過程
全太陽能電池陣列模型擴展
在上述單個狹縫管的仿真基礎上，研究了全太陽能電池陣列多體仿真，模型包含圖3所示的實體，包括芯軸、狹縫管卷繞支撐管、光伏覆蓋層和架體。芯軸和架體被視為剛體，而狹縫管和覆蓋層被視為柔性體。同時為簡化模型并自動化繁瑣和重復的任務，在多體動力學軟件中開發(fā)了一個垂直應用程序，用于將狹縫管成型到芯軸上、狹縫管卷繞過程以及展開過程仿真。
圖3：完整太陽能電池陣列多體模型
這些功能可從主菜單欄的選項卡在軟件圖形用戶界面中訪問。菜單欄如圖4 所示。每個應用程序都有一個設置功能和一個運行功能。圖形用戶界面(GUI)菜單欄顯示了用于將狹縫管成型到芯軸上、狹縫管卷繞過程以及展開過程仿真的應用功能。
圖4：菜單欄
“Form Tube”應用程序主要用于創(chuàng)建初始卷曲狀態(tài)下模型之間的運動副和接觸?！癛oll-up Tube”主要用于將狹縫管卷繞到芯軸上。完成此任務時，將從系統(tǒng)中獲取卷繞扭矩數據?！癉eploy Tube”主要用于展開仿真。仿真過程中，在芯軸底部施加恒定的力和平衡扭矩，用以仿真實際系統(tǒng)中施加的剪切力，該力可防止狹縫管從芯軸上不受控制地脫落。
（詳細介紹可于文末下載）
太陽能電池陣列展開仿真結果
展開仿真顯示了材料從芯軸上展開并恢復到其半圓形狹縫管橫截面時，狹縫管的展開和應力釋放。圖5顯示了展開期間和展開之后支撐管的應力釋放云圖。第一幅圖顯示了展開過程中的應力分布，而第二幅圖顯示了狹縫管展開結束時的應力分布。
圖5：展開期間和結束時狹縫管中的應力
展開期間芯軸位置的時間歷程圖以及位于芯軸中心的旋轉彈簧施加的扭矩時間歷程，如圖6所示。彈簧充當旋轉阻尼器，阻尼隨芯軸的旋轉速度線性變化。
展開 ADAMS剛柔耦合仿真前置—ANSYS WB轉換生成柔性體（.mnf文件） ￥10
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</figure>
</div><p class="ql-align-center"><br></p><p>選擇相關面/線/點作為參考物進行設置；</p><p>以下是關鍵注意點：</p><ol><li>設置SPC點（遠程點）的目的：由于在ADAMS中導入的柔性體與剛體零件無法使用固定副或轉動副連接，不存在可供選擇的標記點，因此需要在生成柔性體時人工設置連接副的標記點。</li><li>在ADAMS中導入柔性體后，若轉換為柔性體之前該零件與其他零件存在連接或接觸關鍵，則需要重新設置與其他零件的連接和接觸關系。</li><li>網格數量和柔性體個數會嚴重影響ADAMS的計算速度，注意保證計算效率。</li></ol><p><br></p>
展開 專業(yè)非線性柔性多體動力學仿真軟件
同時，為了確保足夠的精度，模擬軟件的求解器必須解決系統(tǒng)級的動力學屬性和部件級的結構柔性之間的相互依賴關系。只有非線性的結構動力學方法才可以高效地滿足這些需求。
非線性機構動力學
為了同時解決特定時域內的結構變形和三維運動動力學問題，FEDEM采用了非線性結構動力學方法。被模擬的機械裝配由使用線彈性有限單元模型描述的一個個的零件，并通過線性或非線性的連接副連結在一起。
每個部件在使用基于動態(tài)超單元形式作了相應的自由度縮減后，與有限元自由度相關的系統(tǒng)平衡方程被建立起來，并求解。FEDEM利用它獨創(chuàng)的單元形式和獨有的求解器實現模擬解決方案。這種方法體現了幾種超越傳統(tǒng)方法的優(yōu)勢：
結構與動力學屬性之間的相互依賴性可以被自動地解決。
因為在方程系統(tǒng)中，應變能采用了隱式表達式，所以時間域求解器在數值上是高度穩(wěn)定的。
一個單一集成的處理方法取代了傳統(tǒng)的兩個進程處理方法：(A)載荷發(fā)生器（來自于物理測試與/或多體動力學模擬）。(B)并行、單獨，每個部件的結構分析。
這種方法是工程實用方法，邏輯上仿效實際物理樣機
完整而高效的工作流程
機械裝配系統(tǒng)的結構力學、動力學的建模和評估過程是高度集成的。當對一個設計進行驗證，并且裝配中單獨零部件的有限元模型已經生成時，工程師需要按照以下合理的步驟進行：
通過導入每個有限元模型建立機械裝配，配置部件間的關系、加入連接副、彈簧、阻尼、作用力、控制系統(tǒng)等，指定機械系統(tǒng)的驅動函數。
定義并執(zhí)行動力學時域模擬，FEDEM在運行時域求解器的過程中，自動地把每個單元模型縮減成超單元。這些縮減的模型可以在其他動力學事件和FEDEM模型中重復使用。
后處理和結果評定。動力學結果可以從時域求解器里非常容易地獲得。結構力學的結果可以從集成的超單元恢復處理器中獲得。
展開 研討會：Samcef Mecano柔性體非線性機構動力學仿真
2013年10月18日（周五）上午10:00舉辦“Samcef Mecano柔性體非線性機構動力學仿真”網絡研討會。
Samcef Mecano是用以解決非線性結構和機構動力學問題的分析軟件。Samcef Mecano采用獨特的MOTION IN FEA方法，基于非線性有限元理論模擬柔性多體動力學系統(tǒng)，將機構的動力學仿真與結構非線性有限元分析無縫集成，可以在同一求解器內實現非線性剛柔耦合問題的有效求解，同時Samcef Mecano還可以聯合控制，實現機電一體化仿真。
目前，機械系統(tǒng)的動力學仿真分析方面主要有兩類分析軟件，一類是以結構強度為主要分析對象的有限元分析軟件；另一類是以機構運動為主要研究對象的多體動力學軟件，這些軟件的共同特點是擅長解決純柔性體或者純剛性體模型的動力學問題，無法或者很難處理非線性剛柔耦合的動力學問題。例如，傳統(tǒng)多體動力學軟件在進行剛柔耦合分析時，往往需要借助其它有限元軟件計算結構部件的模態(tài)信息，獲取一個結果文件再傳遞到多體動力學模型當中去，這個過程非常繁瑣，而且很難考慮諸多結構非線性因素（如材料非線性、接觸摩擦等邊界條件非線性）以及熱等因素的影響。而傳統(tǒng)的有限元軟件則在實現如大旋轉等復雜機構運動方面存在明顯不足。
Samcef Mecano包含非線性有限元求解器、高效的接觸算法、豐富的剛性及柔性連接運動副和用于機電一體控制仿真的數據接口，可以在同一模型中同時包含非線性有限元、接觸、摩擦、熱、機構運動和控制，充分考慮各種柔性和非線性因素，最真實的模擬機械結構的動力學行為，獲取更加精確的動態(tài)載荷和動態(tài)應力，實現柔性體非線性機構動力學仿真。
具體見附件。
LMS samtech 網絡研討會.pdf
展開 涉及如何生成mnf文件（patran，nastran）柔性體仿真（adams）
patran_nastran_adams(update)_solid實例.part4.rar
patran_nastran_adams(update)_solid實例.part1.rar
patran_nastran_adams(update)_solid實例.part2.rar
patran_nastran_adams(update)_solid實例.part3.rar
Siemens PLM Software轉子動力學與柔性體機構動力學 仿真研討會
會議時間：7月26日 北京 / 7月28日 西安
會議亮點：
? 具有30多年歷史的全球最成熟轉子動力學與柔性體機構動力學分析解決方案
? 業(yè)界最強大的轉子動力學與柔性體機構動力學建模和分析能力
? 國內外眾多廠商經典案例，比利時轉子動力學專家主講
報名截止日期：7月22日
費用: 免費
主講人：Patrick Morelle博士
主講人簡介：Patrick Morelle博士，1980年畢業(yè)于比利時列日大學物理學系，1980-1987年間在列日大學力學系擔任助理教授職務，1987年獲結構機械學博士學位。1989年加入Siemens PLM Software，擔任優(yōu)化及結構動力學研發(fā)組長。1997年起兼任巴黎達芬奇大學中心（Pole Universitaire Leonard de Vinci）榮譽教授及院長職務。2000年起任LMS SAMTECH公司德國辦事處總經理，目前負責Samcef Rotors和Samcef Mecano在全球的市場推廣工作。
會議信息：
具體信息及報名方法見附件。
Samcef邀請函-7.26北京-7.28西安.doc
展開 ANSYS官方直播 | 新一代強大的柔性多體動力學仿真解決方案——ANSYS Motion
ANSYS Motion 是全新一代的多體動力學仿真軟件。其優(yōu)秀的求解器可以顯著提升大規(guī)模自由度系統(tǒng)的仿真速度，且在SMP并行環(huán)境下，求解速度會進一步提升。隱式算法保證了仿真結果的穩(wěn)定和精度。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。專門為剛性體和柔性體混合系統(tǒng)定制的稀疏矩陣求解器已得到驗證，可以更好地處理大規(guī)模自由度系統(tǒng)仿真分析。
ANSYS Motion通過腳本、FMI可以與其他軟件集成交互，并提供了專門的Matlab接口。在機械系統(tǒng)的運動學分析、車輛動力學、大變形結構分析、高速大旋轉系統(tǒng)、3D接觸系統(tǒng)、以及多體運動、結構變形、動力學耐久性分析等應用場景下，ANSYS Motion 都能夠提供卓越的解決方案。
主要內容：
多體動力學仿真的目的
ANSYS Motion 功能簡介，優(yōu)勢及workbench版的介紹
齒輪傳動模塊（Drivetrain toolkit）功能介紹及案例分享
履帶鏈式模塊（Links toolkit） 功能介紹及案例分享
車輛模塊（Car toolkit）功能介紹及案例分享
無網格模塊（EasyFlex toolkit）功能介紹及案例分享
報名方式
手機端請掃描二維碼報名
或者點擊報名：http://event.31huiyi.com/1727652711/index?c=jishulink
展開 焊接、螺栓連接等典型接觸問題在復雜裝配體 仿真分析工程應用
一、課程安排
培訓目標：通接觸分析基本理論；接觸分析前處理技巧與分析流程；
接觸實參數設置原理與方法；接觸分析計算收斂性調整方法；典型工程應用，包括螺栓連接結構、焊接結構、膠結結構以及鉸接結構；接觸問題高級衍生應用，包括摩擦生熱、磨損以及接觸密封等內容。本課程從理論出發(fā)，學員可掌握各操作設置的物理意義，從而對計算結果的適用性做出評估，
通過案例詳解，掌握仿真關鍵與技巧
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基于柔性梁的受電弓/接觸網動力學分析
1
弓網仿真概述
弓網仿真的必要性
為保證弓網間的穩(wěn)定受流，受電弓的弓頭滑板和接觸網的接觸壓力要保證在一定范圍內。對于弓網系統(tǒng)來說，接觸力的變化幅度越小越好，受流就越穩(wěn)定，動態(tài)性能就約好。當接觸壓力過小和接觸電阻大時，弓網接觸部分將產生大量的能耗和電熱，嚴重時甚至造成離線；當接觸壓力過大時，接觸線抬升量增大，會使接觸線局部彎曲，引起疲勞損傷。
弓網動力學的主要任務就是抑制弓網間有害振動，確保受電弓的平穩(wěn)受流，為列車告訴運行條件下弓網的結構選型和參數優(yōu)化提供理論指導。
當前仿真現狀
目前進行弓網動力學仿真，主要是使用Simpack和有限元軟件剛柔耦合分析方法，例如，馬果壘等工程師借助有限元軟件和Simpack建立弓網剛柔耦合仿真平臺，對受電弓參數進行了深入分析；王華偉利用CAD軟件和有限元軟件建立受電弓和接觸網的實體模型，導入到Simpack中，建立受電弓和接觸網的動力學仿真模型，分析了受電弓的基本動力學特性。
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，無法準確模擬接觸網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。
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