柔性體
關注創建者：ph007 創建時間：2016-03-31
柔性體的視頻教程
ADAMS：柔性體-剛柔耦合模塊
二、 離散柔性連接桿 三、 View/ Flex生成柔性體 1、 簡單方法創建（實例講解） 2、拉伸橫截面方法創建柔性體（實例講解） 3、剛體構件幾何外形創建柔性體（實例講解） 4、導入有限元模型網格文件創建柔性體（實例講解） 5、FE大變形柔性體構件，2014后版本的新功能。
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基于ABAQUS-Simpack-Fesafe的柔性體動態應力應變/疲勞仿真
課程內容如下： 1.abaqus的實現 2.ABAQUS生成fbi準備文件 3.fbi柔性體文件的生成 4.Simpack中柔性體的設置 5.通過應力應變恢復矩陣求解柔性體應力/應變 6.Simpack Post設置柔性體變形/應力/應變查看 7.通過stress應力文件求解柔性體應力/應變 8.Simpack Post導出Fe-sfae計算文件 9.Fe-safe疲勞分析 10
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基于ANSYS-Simpack-Fesafe的柔性體動態應力應變/疲勞仿真
課程內容如下： 1.ANSYS的實現 2.ANSYS生成fbi準備文件 3.fbi柔性體文件的生成 4.Simpack中柔性體的設置 5.通過應力應變恢復矩陣求解柔性體應力/應變 6.Simpack Post設置柔性體變形/應力/應變查看 7.通過stress應力文件求解柔性體應力/應變 8.Simpack Post導出Fe-sfae計算文件 9.Fe-safe疲勞分析 10.Simpack
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柔性體的實例教程
5、 有限元軟件輸出的mnf文件是否正確
生成mnf文件后的模態振型和頻率與原始模態振型和頻率的對比
五、 mnf文件的使用
1、 ADAMS Flex對mnf文件的詳細查看（實例解說）
無論是ADAMS中生成的mnf，還是有限元生成的mnf文件，都可以利用ADAMS/Flex模塊進行查看，包括Flex工具箱的說明和優化器，有關輸出的版本信息、文件頭、單位、精度、輸出節點、頻率等
2、 柔性體mnf文件的替換和使用（實例解說）
如何導入mnf文件，如何將柔性體替換成剛性體，如何將柔性體替換成柔性體，以及柔性體柔性體替換
3、 柔性體mnf文件的編輯（實際軟件操作解說）
對于柔性體的編輯與剛體的編輯差別很大，對于ADAMS中柔性體計算最重要的部分，需要用到哪些模態階數參與計算，對還整個柔性或者剛柔耦合有很大的影響，包括柔性體的阻尼和有效性、名稱位置、初始狀況及速度、模態初始狀況等等。
4、 ADAMS虛構件（啞體）的使用（實例操作演示）
在將柔性體導入ADAMS中后，需要將柔性體和其他剛性體或者柔性體之間建立運動副約束關系以及施加載荷等。如果直接使用柔性體與剛性體建立關系，由于理論條件限制和其他因素考慮，例如時間無限長以至于計算不出來，運動仿真不運行等。這時候需要構件一個虛構件，也有叫啞物體。意思就是建立一個和導入的柔性體一樣或者類似的剛體構件，將剛體構件的的質量和轉動慣量信息置0，然后將柔性體與剛性體固定在一起，其應該在柔性體上的運動副、約束和載荷都定義在虛構件上。
展開 柔性接觸方程是基于線性柔性體的模態求解的方式進行建立的。柔性體的實時節點位置是通過模態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點的網格定義。而有限元網格的節點被分組成三角形。當柔性體接觸時，將會形成一個相交的空間區域。只有該相交區域內的節點，會產生接觸的作用力。而總的接觸力會分布到各個節點上，節點的接觸力的大小與各個節點的滲透深度成正比關系。
當相交空間的區域內I柔性體與J柔性體各自節點的數量不一樣時，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域的接觸力合力大小相等方向相反。而節點數量不一致，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 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文件為基礎的。基于此，通過模態疊加可以計算出仿真過程中的節點位置。探測接觸區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空間，模態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 網格的節點。當柔性體發生接觸，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）。有力作用的節點就是交叉體積表面的節點。交叉體積之外的節點是沒有力作用的。剛柔接觸更簡單，因為剛體上不需要節點。
交叉體積的每個節點都進行嵌入深度的計算，并不是認為所有節點的深度都是相同的。在一個特定的交叉幾何中，作用在節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點的法向方向。由于接觸面上節點的速度比較容易計算，每個節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 因此，在產品研發的早期設計與仿真分析階段，就需要盡可能全面地考慮實際工程中的細節問題，例如結構的柔性特性、接觸等非線性問題，以及產品的輕量化設計等。海克斯康工業軟件旗下的Adams多體動力學仿真分析軟件能夠為此類問題提供有效的解決方案，顯著提升產品的研發效率。
在航空航天、船舶等領域，單純的多剛體機構運動仿真往往難以完全滿足產品設計需求。更多情況下，需要考慮部件的柔性特征，例如翼面變形、起落架緩沖支柱外筒變形、航天機構中的繩索懸吊系統、艙門機構的運動與密封等。剛柔耦合分析技術的發展為解決這類問題提供了解決方案，其應用范圍涵蓋小變形線性柔性體、梁桿等細長類結構、大變形非線性柔性體，以及橡膠等材料非線性柔性體與剛體機構的耦合。
基于MSC Nastran生成帶分布載荷的柔性體
考慮分布載荷作用下整流罩分離過程的應用
在剛柔耦合分析的實際應用中，某些柔性體會承受分布載荷的作用，通過外部有限元軟件生成柔性體mnf文件時，多數軟件無法生成帶分布載荷的柔性體。而MSC Nastran則可以直接生成帶有分布載荷的柔性體，然后導入Adams中通過建立模態力實現分布載荷的施加，這就為此類問題提供了關鍵、高效的解題思路。
本期直播講堂請到了海克斯康多體動力學仿真專家郭聰蕊，在直播間中講師將重點介紹Adams剛柔耦合分析的多種解決方案，以及柔性體分布載荷的施加過程與應用場景。敬請關注！
展開 1 概述
Adams中柔性體阻尼比的缺省設置如下：
1) 低于100Hz的所有模態阻尼比為1%；
2) 100Hz到1000Hz的模態阻尼比為10%；
3) 高于1000Hz的模態阻尼比為100%。
利用FXMODE、FXFREQ函數可以對柔性體阻尼比進行自定義設置，FXMODE函數返回柔性體模態階數，FXFREQ函數返回柔性體模態頻率。
2 實現方法
下面以實例介紹Adams柔性體阻尼比設置方法：
1） 某連桿柔性體如下圖1；
圖1 柔性體模態信息
對應頻率的阻尼比關系用寫字本格式列出，如下圖2；
圖2 頻率與阻尼比對應關系
將上面寫字本格式文件damping_ratio.txt導入Adams，形成Adams spline數據；
圖3 導入damping_ratio信息
將生成的damping_ratio用樣條插值函數擬合成柔性體的阻尼比，如下圖4；
圖4 通過樣條插值函數擬合阻尼比
3 參考信息
模型文件：conrod_0.mnf、damping_ratio.txt
本文轉自網絡，旨在分享知識，若侵即刪
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o Adams/Flex：柔性體分析模塊，結合有限元法模擬部件彈性變形，適配精密機械、航空結構的振動與應力分析。
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3.
<p><span style="color: rgb(25, 25, 25);">基于LS-DYNA軟件，刀盤為柔性體，巖石為c30混凝土（CSCM本構），刀盤滾動依靠強制旋轉</span></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center"><figure class="figure-image" contenteditable
<p>基于LS-DYNA軟件，刀盤為柔性體，巖石采用JH2本構，刀盤滾動依靠強制旋轉</p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center">
<figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com
基于LS-DYNA軟件，刀盤為柔性體，巖石為c30混凝土（CSCM本構），刀盤滾動依靠刀巖間摩擦力驅動，實現邊滾邊貫
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<p><span style="color: rgb(25, 25, 25);">基于LS-DYNA軟件，刀盤為柔性體，巖石為c30混凝土（CSCM本構），刀盤滾動依靠刀巖間摩擦力驅動</span></p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center">
<figure class="figure-image
將控制棒組件與核燃料導向管統一納入多體柔性體動力學（MFBD）框架，實現結構運動、接觸作用與外部載荷的同步求解。
2. 柔性建模：FFlex。 導向管采用梁組（Beam Group），控制棒采用FFlex梁單元。FFlex適用于細長結構，可模擬彎曲和振動響應，并能與接觸算法耦合，相比剛體模型更接近真實工程行為。
3. 接觸建模：曲線-面接觸（FCurve-to-Surface）。
模態綜合法通過剛柔判別準則選取對系統動態響應貢獻顯著的低階模態，將物理坐標轉換為模態坐標，從而有效降低系統自由度；隨后，將降階后的柔性體模型與剛性部件通過運動副連接，建立完整的剛柔耦合多體系統模型。該方法在保證計算精度的同時顯著提高了仿真效率，其基本流程如圖1所示。
將機器部件改為剛體，僅保留鈑金作為柔性體。使用全局網格尺寸為5米。
1.4、指定邊界條件并定義分析類型。接頭是控制剛性機械部件運動的有效工具。固定除頂部部件以外的所有機械部件。使用平移接頭使頂部機械部件在0.01秒內向下移動40毫米。邊界條件的示意圖如圖2所示。
圖2 邊界條件示意圖
1.5、運行仿真。
RecurDyn支持兩種柔性體技術：</p><p><strong>FFlex（全柔性體）</strong>：考慮所有節點的自由度，基于有限元法求解。適用于需要極高精度的局部應力分析和大變形問題。</p><p><strong>RFlex（模態柔性體）</strong>：僅考慮模態振型的自由度以降低模型階數。
04
后處理
線性化分析結果：
圖13 模態振型
柔性輪體變形：
圖14 柔性齒變形
高級結果-齒的接觸模式：
圖15 齒接觸模式
05
附錄：文件說明
以下列表針對本文提到的文件類型進行解釋說明。
