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多體動力學模塊是進行多物理場耦合的一個關鍵基礎模塊，用戶可以在此基礎上耦合例如聲學、疲勞、傳熱等模塊。 第一部分：Comsol多體動力學剛柔耦合仿真介紹 在通常情況下，多體動力學仿真中的大部分部件都是剛性的，由此只需要關注剛體的動力學特征，然而，在某些特殊情況下，我們需要觀察其中某個部件的變形、應力、應變情況，所以我們需要選擇性的將剛體和柔性體指派到不同的部件。

本文介紹基于多體動力學的齒輪傳動系統動力學仿真，使用多體動力學對齒輪傳動系統進行動態仿真的一種新方法，這一方法能使工程師在各種情況或條件下開發齒輪傳動系統。首先，介紹RecurDyn/DriveTrain 解決方案；其次，分享相關應用案例；然后，將繼續驗證這種齒輪接觸計算方法；最后進行總結。

導讀： 多體系統動力學是研究多體系統(一般由若干個柔性和剛性物體相互連接所組成)運動規律的科學。多體系統動力學包括多剛體系統動力學和多柔體系統動力學。多體系統動力學分析涵蓋建模和求解兩個階段，其中建模包括從幾何模型形成物理模型的物理建模、由物理模型形成數學模型的數學建模兩個過程，求解階段需要根據求解類型(運動學/動力學、靜平衡、特征值分析等)選擇相應的求解器進行數值運算和求解。

為什么要自動化多體模型設置？ 從簡單的滑件曲柄機構到堅固的車載起重機，任何用于傳遞力或運動的連接體組件都可以看作一個多體系統。模擬具有大運動量的多體系統的動力學一直是工程師的興趣所在，特別是那些從事汽車和其他機械的工程師，多體動力學研究的結果通常會用作初步設計的指導。 隨著多體動力學研究的日益增加，多體動力學建模給工程師帶來了一些挑戰，主要是在對大型的真實世界里的系統進行建模時。

通過多體動力學分析可以快速進行機構的剛體動力學分析、剛柔耦合動力學仿真分析，可以準確地考慮機構自身變形，連接副的非線性連接關系從而獲取機構在實際運行的狀態，為機構系統的改進設計提供準確有效的建設意見。

§ COMSOL Multiphysics：用于多物理場仿真，包括多體動力學仿真、流體仿真、熱仿真等。 多體動力學仿真中常用的算法或求解器包括：§ 拉格朗日方法：將系統中的各個體表示為質點或剛體，然后根據牛頓運動定律求解系統的運動方程。§ 歐拉方法：將系統中的各個體表示為質點或剛體，然后根據歐拉運動方程求解系統的運動方程。

推薦當運動副很多的時候，最高的效率就是現在剛體動力學中計算，因為剛體不需要劃分真正的網格，所以對于很多運動副的結構基本2-3s能出結果，這就免去了很大的計算量，可以不停的計算與修正，確保運動副正確添加。

軟件可對由剛體和柔體組成的多體系統進行運動學、動力學、靜力學及特征值分析，求解器采用向后差分格式對多體動力學模型生成的微分代數方程組進行動力學積分，完成上萬甚至百萬廣義坐標的求解。軟件支持幾何精確法/浮動坐標法/任意拉格朗日歐拉方法描述的單元及網格類型，具備豐富的約束和連接庫，支持基于子系統的復雜模型創建。

Adams 是一款系統級多體動力學仿真平臺，被廣泛應用于汽車、能源、重型機械等多個行業。該工具凝聚了豐富行業應用經驗，能夠快速進行系統級的運動學、動力學仿真、系統級模態及振動分析、與控制系統集成的機電一體化分析、系統疲勞壽命分析等，包括基礎模塊、擴展模塊、車輛專用模塊、新能源專用模塊、實時仿真模塊等。

作為主要研究內容之一的建模問題已經基本得到解決, 出現了多種模型的數值求解算法 多體系統建模是指將實際系統抽象成由剛體、柔性體組成的多體系統, 并對系統各種物理量間的關系進行分析和描述, 然后利用相關的數學、力學理論和方法建立系統的動力學方程的過程約束多體系統動力學方程又稱 Euler-Lagrange方程 ,是微分代數方程（Differential Algebraic Equations,DAEs

一、軟件核心介紹Adams 是集建模、求解、可視化、多學科耦合于一體的系統級仿真平臺，核心是通過虛擬樣機模擬機械系統的運動學、動力學、靜力學及非線性動態行為，精準預測運動、載荷、振動及應力分布，替代大量物理樣機試驗dr.adams.com。1. 發展歷程· 起源于 20 世紀 70 年代美國密歇根大學，最初聚焦車輛懸架動力學研究。

多體動力學的概念及研究價值 多體動力學的研究是建立在多個物體動力學上，所以又稱之為多體系統動力學，多個物體通過特定的鉸鏈連接起來，形成一種復雜的系統。這些物體根據性質不同， 可以分為多剛體系統和多柔性多體系統。

２．１ 多體動力學模型為了確保仿真計算的可靠性,需要搭建包含傳動系統的整車模型,針對轟鳴性能試驗結果,對仿真模型進行對標,以便進一步利用模型對轟鳴問題進行分析.整車多體動力學模型包含前懸架、后懸架、傳動系統、轉向系統、輪胎、排氣系統.其中,前懸架為麥弗遜懸架,后懸架為多連桿懸架.整車多體動力學模型如圖５ 所示. ２．２ 發動機激勵車輛在運行過程中,發動機內部會產生較大的激振力

通過對多個學科的物理量的等效對應關系，便可以依據多體動力學方法進行建模求解。 多學科統一建模方法采用了多學科統一的模型表達形式，可以實現將不同學科的復雜系統的無縫集成，并利用拉格朗日方程建立集成的動力學方程。多學科統一分析系統動力學包括兩部分：統一學科分析方法學和系統動力學。

吳博士對多體系統做了詳細地講解，由淺入深對學科知識進行分解剖析，大家受益匪淺。培訓結束后各位工程師均表示，通過本次內訓課程理清了整體知識的脈絡，填補了在多體動力學方面部分知識的空白，并且給今后的仿真和培訓工作提供了更清晰的思路，并表示希望公司能多舉辦類似專家培訓。

盡管做了大量的研究工作，并且在航空領域有所應用，但在70年代前還是沒有通用的多體動力學軟件。通用型動力學軟件的引入，重新塑造了如今的動力學領域，這些發生在美國中西部。首先引入計算程序的研究并沒有發表在AIAA，而是發表在ASME Design Engineering Division，與AIAA在廣泛動力學的研究領域不同。

Ansys Motion是一款多體動力學仿真軟件，能夠對剛體和柔體進行快速精準的分析，并通過對機械系統整體的分析進行準確的評估，是用于多體動力系統設計前沿且強大的仿真解決方案。Ansys Motion 在2022 R1版本中的功能更新，主要包括獨立版本和workbench 版本。

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