Adams柔体建模基本理论(flexible theory about adams )

ADAMS-柔性体运动仿真分析及运用ADAMS 柔性体运动仿真分析及运用焦广发，周兰英（北京理工大学机械与车辆工程学院100081）摘要介绍了ADAMS柔性体基本理论及在ADAMS中生成柔性体的几种方法,并构建机械系统仿真模型.通过一个实例验证了ADAMS 柔性体运动仿真分析的实效.关键词:ADAMS 柔性体运动仿真继电器Application of ADAMS flexible body kinetic simulationJiao guangfa Zhou lanying (Beijing institute of technology ,school of mechanical and vehicular engineering , Beijing 100081 )Abstract Introduced the basic theory of ADAMS flexible body and some methods of adding flexible bodies to a model to study the dynamic characteristics of the mechanicalsystem1,constructed mechanical system simulation model1 Tested the validity of the ADAMS flexible kinematical simulation through an example1.Key words :ADAMS Flexible body Kinetic simulation relayADAMS全称是机械系统自动动力学分析软件,它是目前世界范围内最广泛使用的多体1系统仿真分析软件,其建基金项目：北京市重点学科建设（XK100070424）；北京理工大学基金（0303E10）模仿真的精度和可靠性在现在所有的动作者简介：焦广发（1982—），男，河北人，硕士，主要研究方向为动力学仿真，有限元分析和表面涂层技术.力学分析软件中也名列前茅.机械系统动力学仿真分析是机械设计的重要内容,过去分析时建立的模型,其构件都是属于刚体,在作运动分析时不会发生弹性变形.而实际上,在较大载荷或加、减速的情况下,机构受力后会有较大的变形和位移变化,产生振动.ADAMS的分析对象主要是多刚体,但ADAMS提供了柔性体模块,运用该模块可以实现柔性体运动仿真分析,以弹性体代换刚体,可以更真实地模拟出机构动作时的动态行为,同时还可以分析构件的振动情况[1].一、ADAMS柔性体理论及生成柔性体的几种方法ADAMS柔性模块是采用模态来表示物体弹性的,它基于物体的弹性变形是相对于连接物体坐标系的弹性小变形,同时物体坐标系又是经历大的非线性整体移动和转动这个假设建立的.其基本思想是赋予柔性体一个模态集,采用模态展开法,用模态向量和模态坐标的线性组合来表示弹性位移,通过计算每一时刻物体的弹性位移来描述其变形运动.ADAMS柔性模块中的柔性体是用离散化的若干个单元的有限个结点自由度来表示物体的无限多个自由度的.这些单元结点的弹性变形可近似地用少量模态的线性组合来表示.ADAMS提供了四种生成柔性体的方法,对于外形简单的构件,可以采用直接生成柔性件的方法,即拉伸模式；对于外形复杂的构件,可以采用先建刚性件, 再进行网格划分的模式, 即构件网格模式(Solid).1) 拉伸法生成柔性体:首先要确定拉伸中心线,再定义截面半径、单元尺寸、材料属性等,最后定义好柔性体跟其它构件的连接点即外连点,就可以生成柔性体.模型生成柔性件的同时生成模态中性文件,该模态中性文件中包含了柔性件的质量、质心、转动惯量、频率、振型以及对载荷的参数因子等信息.将模型中原有的刚体件上的运动副修改在柔性件上,使柔性件与模型上的其它构件连接起来,同时删除无效的刚性件.这样可以使模型保持原有的自由度,从而实现柔性构件的运动仿真运算.2)几何外形法生成柔性体:这种方法是将几何体的外形所占用的空间进行有限元离散化,几何体既可以是在ADAMS/View中创建的,也可以是从其他CAD软件中导入的模型.这种方法首先要定义柔性件的附着点,即柔性件与其它构件的连接点.定义好附着点后,需要在附着点的附近的网格结点上选取适当数量结点作为力的作用点,作用点的数量和位置根据模型精度的需要来选取.最后,将选取的结点转换成ADAMS 的标识ID后,就可以生成模态中性文件.用这种方法与拉伸法相比,拉伸法创建的柔性体是六面体单元,而几何外形法生成的柔性体是四面体单元.一般来说六面体单元要比四面体单元要好些.3)导入有限元模型的网格文件创建柔性体：在ADAMS/AutoFlex的Flexbody中选择Import mesh项，然后输入网格文件名，最后定义网格的材料属性，壳单元的厚度和计算的模态数，就可以导入柔性体，但是应用范围很小，只能输入Natran的bdf网格文件和I-DEAS的universal网格文件[2].4）利用ANSYS的宏命令生成ADAMS柔性体：A NSYS是一个多重物理有限元分析软件,适用于各种复杂的、跨领域的分析设计.ANSYS与ADAMS之间的双向数据接口可以方便地处理柔性体部件对机械系统运动的影响,并得到基于精确动力学分析结果的应力应变分析结果,从而提高分析水平.通过ADAMS软件与ANSYS软件之间的接口,可以很方便的考虑柔性体部件对机械系统运动的影响,并得到基于精确动力学仿真结果的应力应变分析结果,提高分析精度.ANSYS程序在生成柔性体部件的有限元模型之后,利用ADAMS宏命令可以很方便地输ADAMS软件所需要的模态中性文件Jobname.mnf此文件包含了ADAMS中柔性体的所有信息.在ADAMS软件中直接读入此文件即可看到柔性体部件的模型,指定好柔性体与其它部件的连结方式, 并给系统施加必要的外载后即可进行系统的动力学仿真[3].二、实例分析本文主要应用ADAMS提供的几何外形法生成柔性体.1.应用solidworks软件建立继电器三维实体模型，模型由衔铁、顶支架、底支架、触头、动簧片、动断静簧片、动何静簧片等组成，在建立模型过程中，对模型作了简化，省略了线圈、磁铁等部件，结构如图：1.顶支架2.动簧片3.动断静簧片4.触头5.动簧片6.动合静簧片7.衔铁8.挡圈9.底支架图1 三维软件模型2.建立模型后，生成Parasolid格式，保存于ADAMS的工作目录下.3.导入ADAMS中，并定义各部件的材料属性，同时ADAMS自动计算出转动惯量和质量.对各个部件进行约束.在这里对结构进行了简化，忽略了电学的干扰，只考虑机械结构之间的相互关系.首先用固定副把顶支架和底支架与大地固定在一起，然后固定动簧片，动断静簧片，动合静簧片，还要把触头与衔铁固定在一起，最后在衔铁与底支架之间施加旋转副，由于触头与动簧片接触，动合静簧片，动断静簧片之间也产生接触力，因此在这些部件之间也要定义接触.因为这次主要是为了验证柔性体的仿真，忽略了电磁学问题，同时也可忽略掉顶支架和底支架，因此把顶支架和底支架设置为哑物体，并对部分构件设为透明如图2所示.经简化后，在旋转副上加正弦驱动力来模拟电磁铁产生的吸附力，驱动力为9.5d *sin(1200* time)，再进行仿真.设置仿真时间为0.015s,步长为0.000025s,由于动簧片为刚性体，当触头与动簧片接触时就会发生错误，当时间步长足够小时，也会发生穿透现象.1.衔铁2.动簧片3.动合静簧片4.动断静簧片5.触头6.衔铁7.底支架图2 简化后的模型4.把关键部件改变为柔性体。

ADAMS柔性体运动仿真分析及运用摘要：ADAMS（Automated Dynamic Analysis of Mechanical Systems）是一种用于机械系统运动仿真分析的软件工具，它可以模拟复杂的运动和多体动力学行为。

本文介绍了ADAMS软件及其在柔性体运动仿真分析中的应用，包括柔性体建模、刚-柔耦合系统模拟、柔性体动力学分析和柔性体控制策略等方面。

1.引言ADAMS是一种用于机械系统运动仿真分析的软件工具，由美国MSC Software公司开发。

它可以模拟复杂的运动和多体动力学行为，广泛应用于机械系统设计、优化和性能评估等领域。

柔性体是一种具有形变和弯曲等特性的物质，出现在很多工程和机械系统中。

ADAMS软件能够对柔性体运动进行仿真分析，帮助工程师更好地理解和预测柔性体系统的运动行为。

2.ADAMS柔性体建模在ADAMS中，柔性体可以通过素材法（Material Subsystem）进行建模。

素材法是一种基于连续介质力学的方法，将物体划分为多个微小单元，并根据其材料性质和力学行为进行建模。

通过调整单元的尺寸和连接方式，可以模拟各种不同的柔性体结构和形变行为。

3.刚-柔耦合系统模拟在实际工程中，往往存在着刚体和柔性体相互作用的情况，这就需要进行刚-柔耦合的系统模拟。

ADAMS可以通过使用接触、连接和约束等功能来实现刚-柔耦合系统的建模。

例如，在汽车悬挂系统中，车轮和车身之间存在接触和连接关系，同时车身又是一个柔性体，这就需要通过ADAMS进行刚-柔耦合系统模拟。

4.柔性体动力学分析ADAMS可以对柔性体系统进行动力学分析，包括振动分析、形变分析和动态响应分析等。

通过设置初始条件和加载条件，可以对柔性体系统的运动行为进行模拟和分析。

例如，在机械臂系统中，可以通过ADAMS对机械臂的振动和形变进行分析，进而优化机械臂的结构设计和控制策略。

5.柔性体控制策略在柔性体系统中，控制策略对于保持系统的稳定性和精确性起着重要作用。

ADAMS柔性体—刚柔耦合模块一、ADAMS柔性体理论1、ADAMS研究体系：a)刚体多体系统（低速运动）b）柔性多体系统（考虑弹性变形，大轻薄，高速）c）刚柔耦合多体系统（根据各个构件情况考虑，常用普遍仿真类型）大部分仿真分析都采用的是刚性构件，在受到力的作用不会产生变形,现实中把大部分构件当做刚性体处理是可以满足要求的，因为各个零件之间的弹性变形对于机构各部分的动态特性影响微乎其微。

但是需要考虑构件变形，变形会影响精度结果，需要对构件其应力大小和分布以及载荷输出研究的时候，以及薄壁构件，高精密仪器部件等，则需要当做柔性体对待，这样计算结果会准确一些。

对于柔性体机构，变形对动态影响起着决定性作用，刚柔耦合系统约束的添加必须考虑各个零部件之间的连接和受力关系，更可能还原实际工况，从而使模型更真实还原。

2、柔性体柔性体是由模态构成的，要得到柔性体就需要计算构件的模态。

柔性体最重要的假设就是仅考虑了相对于连体坐标系得晓得线性变形，而连体坐标系同时也在做大的非线性运动。

对于柔性体变形，模态中性文件必然存在某一些模态不响应，没有参与变形或者变性太大,参与系数非常小，比如前六阶或者不正常的阶数，如果去掉贡献较小的模态阶数，便可以提高仿真的效率。

…………3、模态谈到柔性体，就必然脱不了模态的概念，构件的模态是构件自身的一个物理属性，一个构件一旦制造出来,他的模态就是自身的一种属性，再将几何模型离散成有限元模型以后,有限元模型的各个节点有一定的自由度,这样所有的节点自由度的和就构成了有限元模型的自由度，一个有限元模型有多少自由度，它就有多少阶模态。

由于构件各个节点的实际位移是模态的按一定比例的线性叠加，这个比例就是一个系数，通常成为模态参与因子，参与因子越大,对应的模态对于构件变形的贡献量越多，因此对构件的振动分析，可以从构件的模态参与因子大小来分析,如果构建在振动时,某阶模态的参与因子大，可以通过改进设计，抑制改接模态对振动贡献量，可以明显降低构件的振动。

13柔性体介绍 (253)13.1柔性体引入ADAMS建模 (253)13.1.1打开原有的X5后悬架模板 (254)13.1.2将小连杆的模态中性文件导入ADAMS (254)13.2利用Hyper Mesh及Motion View软件来生成模态中性文件MNF (257)13.2.1创建小连接杆的CAD模型 (257)13.2.2将iges格式文件导入到Hyper Mesh划分网格 (258)13.2.3创建材料 (269)13.2.4创建刚性单元 (274)13.2.5给刚性中心节点编号 (284)13.2.6导出nastran模板格式文件 (287)13.2.7创建h3d文件及MNF文件 (287)《柔性体篇》13柔性体介绍在模型中引入柔性体可以提高仿真的精度。

柔性体可采用模态中性文件（MNF）来描述。

该文件是一个二进制文件，包含了以下信息：几何信息（结点位置及其连接）；结点质量和惯量；模态；模态质量和模态刚度。

可以利用ANSYS、NASTRAN、ABAQUS等限元软件包进行分析并将结果写成模态中性文件，输入到ADAMS/View或ADAMS/Car中，建立相应零件的柔性体。

13.1柔性体引入ADAMS建模在模型中引入柔性体首先要在ADAMS/Car中读入模态中性文件，然后ADAMS/Car 会创建必要的几何实体用以显示柔性体。

然后在模型中与其它刚体部件之间施加约束。

本教程以后悬架的小连接板为例。

13.1.1打开原有的X5后悬架模板13.1.2将小连杆的模态中性文件导入ADAMS在ADAMS/Car中读入模态中性文件的过程如下：1）从Build菜单中选择Parts>Flexible Body>New设定对话框如下，在Left Modal Neutral File和Right Modal Neutral File里右击鼠标选择自己已经创建好的MNF文件，点击OK。

2）创建柔性体与刚体的中间连接体Interface Part 柔性体不能直接与刚体建立约束，必须通过中间体来连接。

adams建立柔性体ADAMS是美国MDI公司开发的机械系统动力学仿真分析软件,其求解器采用多刚体动力学理论中的拉格朗日方程方法,建立系统动力学方程,对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析,输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。

对系统动力分析而言,结构本身的弹性变形与系统的宏观刚体运动同等重要。

ADAMS中的所有物体均以刚体定义,忽略结构柔度对系统的影响,一般的有限元分析软件对包含大位移运动的系统动力学分析又无能为力,因此在ADAMS中实现刚体和柔体相结合的系统动力学分析是一个较可行的解决方法。

1996年,ADAMS推出ADAMS/Flex模块,实现了同时包含刚体和柔体的机构动力学分析。

ADAMS中，有3种建立柔性体的方法：1.利用柔性梁连接，将一个构件离散成许多段刚性构件，离散后的刚性构件之间采用柔性梁连接，只适用于简单的构件，其实质还是刚性构件柔性连接，不算是真正的柔性体；离散柔性连接件：把一个刚性构件离散为几个小刚性构件，小刚性构件之间通过柔性梁连接，离散柔性连接件的变形是柔性梁连接的变形，并不是小刚性构件的变形，小刚性构件的任意两点不能产生相对位移，所以离散柔性连接件本质是刚性构件的范畴内。

每段离散件有自己的质心坐标系、名称、颜色和质量信息等属性，每段离散件是一个独立的刚性构件，可以像编辑其他刚性构件一样来编辑每段离散件。

柔性连接件的优点：这种柔性体可以模拟物体的非线性变形,但只适用于简单结构，可以直接帮助用户计算横截面的属性，比直接使用柔性梁连接将两个构件连接起来方便Build——Flexible bodies——Discrete Flexible LinkName：Dis_flex，系统自动按照Dis_flex_elem1、Dis_flex_elem2......的顺序给每个离散连接件起一个名称，Dis_flex_beam1、Dis_flex_beam2.......的顺序给每个柔性梁连接起一个名字Damping Ratio 设置柔性梁连接的粘性阻尼和刚度之间的比值Attachment 确定起始端和中终止端与其他构件之间的连接关系：free、刚性rigid、柔性flexible2.利用其他有限元分析软件将构件离散成细小的网格，进行模态计算，将计算的模态保存为模态中性文件MNF(Modal Neutral File)，直接读取到ADAMS中建立柔性体；由于采用的是模态线性叠加来模拟物体变形,因此模态式柔性体仅适用于线性结构的受力行为。

ADA MS中的柔性体分析研究3赵希芳(南京电子技术研究所,　江苏南京210013)摘　要:在系统动力学分析中,柔性体的分析是一大难点。

文中对ADAMS软件中的柔性体处理方法进行了总结,并详细介绍了生成及使用柔性体过程中的关键问题。

关键词:ADAMS;柔性体;模态中图分类号:T B115 文献标识码:A 文章编号:1008-5300(2006)03-0062-03A Study on Flexible Body Using ADA MSZHAO Xi2fang(1.N anjing R esea rch Institute of E lectronics Technology,　N anjing210013,Ch ina)Abstract:Analysis of Flexible Body is a difficult p r oble m in syste m dyna m ics analysis.I n this paper,meth2 ods of flexible body analysis are summaried up,and key points in the p r ocess of generating and using flexible body are described.Key words:ADAMS;flexible body;module0　引　言ADAMS是美国MD I公司开发的机械系统动力学仿真分析软件,其求解器采用多刚体动力学理论中的拉格朗日方程方法,建立系统动力学方程,对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析,输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。

对系统动力分析而言,结构本身的弹性变形与系统的宏观刚体运动同等重要。

ADAMS中的所有物体均以刚体定义,忽略结构柔度对系统的影响,一般的有限元分析软件对包含大位移运动的系统动力学分析又无能为力,因此在ADAMS中实现刚体和柔体相结合的系统动力学分析是一个较可行的解决方法。

ADAMS柔性体-刚柔耦合模块一、ADAMS柔性体理论1、ADAMS研究体系：a）刚体多体系统（低速运动）b）柔性多体系统（考虑弹性变形，大轻薄，高速）c）刚柔耦合多体系统（根据各个构件情况考虑，常用普遍仿真类型）大部分仿真分析都采用的是刚性构件，在受到力的作用不会产生变形，现实中把大部分构件当做刚性体处理是可以满足要求的，因为各个零件之间的弹性变形对于机构各部分的动态特性影响微乎其微。

但是需要考虑构件变形，变形会影响精度结果，需要对构件其应力大小和分布以及载荷输出研究的时候，以及薄壁构件，高精密仪器部件等，则需要当做柔性体对待，这样计算结果会准确一些。

对于柔性体机构，变形对动态影响起着决定性作用，刚柔耦合系统约束的添加必须考虑各个零部件之间的连接和受力关系，更可能还原实际工况，从而使模型更真实还原。

2、柔性体柔性体是由模态构成的，要得到柔性体就需要计算构件的模态。

柔性体最重要的假设就是仅考虑了相对于连体坐标系得晓得线性变形，而连体坐标系同时也在做大的非线性运动。

对于柔性体变形，模态中性文件必然存在某一些模态不响应，没有参与变形或者变性太大，参与系数非常小，比如前六阶或者不正常的阶数，如果去掉贡献较小的模态阶数，便可以提高仿真的效率。

…………3、模态谈到柔性体，就必然脱不了模态的概念，构件的模态是构件自身的一个物理属性，一个构件一旦制造出来，他的模态就是自身的一种属性，再将几何模型离散成有限元模型以后，有限元模型的各个节点有一定的自由度，这样所有的节点自由度的和就构成了有限元模型的自由度，一个有限元模型有多少自由度，它就有多少阶模态。

由于构件各个节点的实际位移是模态的按一定比例的线性叠加，这个比例就是一个系数，通常成为模态参与因子，参与因子越大，对应的模态对于构件变形的贡献量越多，因此对构件的振动分析，可以从构件的模态参与因子大小来分析，如果构建在振动时，某阶模态的参与因子大，可以通过改进设计，抑制改接模态对振动贡献量，可以明显降低构件的振动。

第4章ADAMS软件基本算法本章主要介绍ADAMS软件的基本算法，包括ADAMS建模中的一些基本概念、运动学分析算法、动力学分析算法、静力学分析及线性化分析算法以及ADAMS软件积分器介绍。

通过本章的学习可以对ADAMS软件的基本算法有较深入的了解，为今后合理选择积分器进行仿真分析提供理论基础，为更好地使用ADAMS打下良好的理论基础。

4.1 ADAMS建模基础ADAMS利用带拉格朗日乘子的第一类拉格朗日方程导出――最大数量坐标的微分－代数方程（DAE）。

它选取系统内每个刚体质心在惯性参考系中的三个直角坐标和确定刚体方位的三个欧拉角作为笛卡尔广义坐标，用带乘子的拉格朗日第一类方程处理具有多余坐标的完整约束系统或非完整约束系统，导出以笛卡尔广义坐标为变量的动力学方程。

4.1.1 参考标架在计算系统中构件的速度和加速度时，需要指定参考标架，作为该构件速度和加速度的参考坐标系。

在机械系统的运动分析过程中，有两种类型的参考标架——地面参考标架和构件参考标架。

地面参考标架是一个惯性参考系，它固定在一个“绝对静止”的空间中。

通过地面参考标架建立机械系统的“绝对静止”参考体系，属于地面标架上的任何一点的速度和加速度均为零。

对于大多数问题，可以将地球近似为惯性参考标架，虽然地球是绕着太阳旋转而且地球还有自转。

对于每一个刚性体都有一个与之固定的参考标架，称为构件参考标架，刚性体上的各点相对于该构件参考标架是静止的。

4.1.2 坐标系的选择机械系统的坐标系广泛采用直角坐标系，常用的笛卡尔坐标系就是一个采用右手规则的直角坐标系。

运动学和动力学的所有矢量均可以用沿3个单位坐标矢量的分量来表示。

坐标系可以固定在一个参考标架上，也可以相对于参考框架而运动。

合理地设置坐标系可以简化机械系统的运动分析。

在机械系统运动分析过程中，经常使用3种坐标系：（1）地面坐标系（Ground Coordinate System）。

地面坐标系又称为静坐标系，是固定在地面标架上的坐标系。

文章编号:1008-1402(2007)03-0370-02ADAMS柔性体建模方法的研究栾锡富(佳木斯大学机械工程学院,黑龙江佳木斯154007)①摘　要:　介绍ADAMS柔性体基本理论及在ADAMS中调入柔性体的几种方法,其中重点介绍了在基于ADAMS的虚拟样机中引入柔性体的理论及方法,并分析比较了不同方法的特点,指出用ADAMS软件柔性化方法进行设计研究的重要意义.关键词:　柔性体;ADAMS;模态中性文件中图分类号:　TP391.29 文献标识码:　A0　引　言机械系统中的柔性部件对系统的动态特性有很大的影响,过去分析时建立的模型,其构件都是属于刚体,在作运动分析时不会发生弹性变形.而实际上,机构受力后会有较大的变形.ADAMS软件是著名的机械系统动力学仿真分析软件,分析对象主要多是刚体,但ADAMS提供了柔性体模块,运用该模块可以实现柔性体运动仿真分析,以弹性体代换刚体,可以更真实地模拟物体的运动.1　ADAMSΠFlex柔性模块[1]ADAMSΠFlex是ADAMS软件包中的一个集成可选模块,它提供ADAMS与有限元分析软件AN2 SY S,NASTRAN,ABAQUS之间的接口.利用此模块可以考虑物体的弹性,在模型中引入柔性体,从而提高系统仿真的精度.ADAMSΠFlex是采用模态柔性来表示弹性的.其基本思想是赋予柔性体一个模态集,采用模态展开法,用模态向量和模态坐标的线性组合来表示弹性位移,通过计算每一时刻物体的弹性位移来描述其变形运动.ADAMSΠFlex中的柔性体可采用(M NF)来描述,该文件是一个独立于操作平台的二进制文件,它包含以下信息:几何信息、结点质量和惯量、模态、模态质量和模态刚度.如果是有限元专家,可以自己将有限元结果写成模态中性文件,但更可行的方法是利用ANSY S,NASTRAN,ABAQUS等商品化有限元软件包进行分析后将结果转换成模态中性文件[2].一旦创建了模态中性文件,就可以将它输入到ADAMSΠView或ADAMSΠS olver中,建立相应零件的柔性体.具体的操作流程如下:图1　ADAMS柔性体建模流程导入中性文件M NF生成的柔性体模型最大的缺点就是很难定义作用力,只有当柔性体是主动(施力)物体时才能在其上施加下列作用力:具有六个分量的广义力向量、具有三个分量的力向量、具有三个分量的力矩向量.如果柔性体是被动(被加载)物体,则可以通过在柔性体上附加一个无质量联接物体,将以上作用力加在无质量联接物体上.要建立一个无质量联接物体,只需要去掉物体的几何体即可,因为在缺省情况下ADAMSΠView是根据物体的几何体来确定其质量的.2　离散化的方法运用离散化的方法建立柔性体模型是在AD2AMS中创建柔性体模型的另一种方法.下面以连续梁为例,介绍如何用离散化的方法创建柔性体.在ADAMSΠView中,从“Build”主菜单的下拉菜单中,选择“Flexible Bodies”,接着选择“DiscreteFlexible Link”,一个创建柔性体的对话框就出现了[3],如图2所示.在对话框里要填写如下内容:“Name”一栏中,输入要创建的连续梁的名字.①收稿日期:2007-03-12作者简介:栾锡富(1949-),男,黑龙江佳木斯人,佳木斯大学机械工程学院副教授.　第25卷第3期 佳木斯大学学报(自然科学版) Vol.25No.3　2007　年05月 Journal of Jiamusi University(Natural Science Edition) May　2007“Segment ”一栏中,输入要把连续梁分成几段.在“Dam ping Ratio ”一栏中,输入要加在所有模态上的阻尼率,或选择缺省值.要为连续梁确定两个端点,“Marker1”,“Marker2”.图2　连续梁生成对话框最后选择“OK ”,在ADAMS ΠView 中显示生成的连续梁模型.ADAMS 中的连续梁是由若干个无质量横梁(Massless Beam )由连接器(connector )工具连接而成.可以通过修改无质量梁特性对话框来定义无质量横梁的力学特性来构造实际工程状态下不同力学性能的连续梁.在此对话框中,可以定义转动惯量(I xx ,I yy ,I zz ),剪切率(Shear Area Ratio ),杨氏模量(Y oung ’s M odulus ),剪切模量(Shear M odulus ),阻尼率(Dam ping Ratio )等.通过对这些参数的控制,我们可以构造不同力学特性的连续梁.连续量的构建方式给了我们启示,我们可以用这种离散化的方法来创建柔性体.把具有一定几何实体的ADAMS 刚性模型分割成多个实体块,并定义其中每个实体块的力学特性,来构建ADAMS 柔性体.3　结束语传统的设计方法,在柔性体建模方面有很大的局限性,用ADAMS 软件柔性化方法,可以很方便地进行设计研究,更能体现该方法重要意义.参考文献:[1]　ADAMS ΠF LEX User ’s M anual.M echanical Dynamics Inc.2000.[2]　梁浩,余跃庆,张成新.基于ADAMS 及ANSY S 的柔性机器人动力学仿真系统[J ].机械科学与技术,2002,21(6):892-895.[3]　李军,邢俊文,谭文洁.ADAMS 实例教程[M].北京:北京理工大学出版社,2002.R esearch on Modeling Method of Flexible Bodies Using ADAMSLUAN Xi -f u(College of Mech anical E ngineering ,Jiamusi U niversity ,Jiamusi 154007,China )Abstract :　This paper introduces the basic theory of ADAMS flexible body and s ome methods to add flexible bodies to a m odel in ADAMS.The main point is that the theory and methods put the flexible body into virtual prototype based on ADAMS.M oreover ,it analyzes the characteristics of different methods and points out the im portant sense of the theory and methods which put the flexible body into virtual prototype based on ADAMS in the design and research.K ey w ords :　flexible bodies ;ADAMS ;M NF173第3期栾锡富:ADAMS 柔性体建模方法的研究。

基于ADAMS平台的柔性体仿真理论的若干研究的开题报告1.研究背景随着现代工业技术不断发展，为了满足生产需要，工程师和设计师常常需要利用计算机模拟实验方法完成产品的设计和优化。

在模拟实验过程中，柔性体仿真是一个很重要的研究方向，因为它影响了许多工程领域，如机械、电子、汽车、宇航等。

柔性体仿真是指对非刚性物体进行建模和仿真，其形状和运动能够变化，可以弯曲、绕曲、拉伸、挤压等，而且不同于刚性仿真的是柔性体仿真关注的是物体物理结构的变化以及形变、应变等物理特征。

2.研究意义基于ADAMS平台的柔性体仿真理论的研究具有很大的应用价值。

ADAMS是一款广泛应用于工程与科技领域的动力学仿真工具，其具有强大的动力学计算和图形显示功能，被广泛应用于机械、汽车、航空航天、建筑等领域，并且已经成为国际上公认的仿真工具之一。

本研究旨在针对ADAMS系统的柔性体仿真仿真模型进行系统的研究，探究ADAMS平台中的柔性体仿真模型的建模方法和计算模型，以实现更为准确的仿真模拟；3.研究内容（1）柔性体理论相关知识的介绍，包括柔性体在工程应用中的概念、特点以及柔性体结构的特性等；（2）ADAMS平台研究，包括ADAMS的基本操作和动力学仿真分析方法；（3）基于ADAMS平台的柔性体仿真模型的建立方法和实现技术的研究；（4）柔性体仿真计算分析，包括柔性体的运动学、动力学分析以及仿真结果预测和分析等。

4.研究方法本研究主要采用理论分析和计算仿真的方法，综合运用ADAMS平台的柔性体仿真技术研究ADAMS平台中柔性体仿真SPH流体力学的建模方法和计算模型。

同时，利用MATLAB等计算机编程语言，对柔性体仿真模型的运动学、动力学等相关数据进行实验数据分析。

5.研究预期结果通过本研究，将构建出基于ADAMS平台的柔性体仿真模型，该模型的优点是模拟数据具有较高的精确度和准确性。

同时，本研究还将通过对模型的连续仿真计算，实现柔性体运动学、动力学等方面数据的获取，深入研究柔性体运动特性，从而为相关工程应用提供依据和选择依据。

ADAMS柔性体-刚柔耦合模块一、ADAMS柔性体理论1、ADAMS研究体系：a）刚体多体系统（低速运动）b）柔性多体系统（考虑弹性变形，大轻薄，高速）c）刚柔耦合多体系统（根据各个构件情况考虑，常用普遍仿真类型）大部分仿真分析都采用的是刚性构件，在受到力的作用不会产生变形，现实中把大部分构件当做刚性体处理是可以满足要求的，因为各个零件之间的弹性变形对于机构各部分的动态特性影响微乎其微。

但是需要考虑构件变形，变形会影响精度结果，需要对构件其应力大小和分布以及载荷输出研究的时候，以及薄壁构件，高精密仪器部件等，则需要当做柔性体对待，这样计算结果会准确一些。

对于柔性体机构，变形对动态影响起着决定性作用，刚柔耦合系统约束的添加必须考虑各个零部件之间的连接和受力关系，更可能还原实际工况，从而使模型更真实还原。

2、柔性体柔性体是由模态构成的，要得到柔性体就需要计算构件的模态。

柔性体最重要的假设就是仅考虑了相对于连体坐标系得晓得线性变形，而连体坐标系同时也在做大的非线性运动。

对于柔性体变形，模态中性文件必然存在某一些模态不响应，没有参与变形或者变性太大，参与系数非常小，比如前六阶或者不正常的阶数，如果去掉贡献较小的模态阶数，便可以提高仿真的效率。

…………3、模态谈到柔性体，就必然脱不了模态的概念，构件的模态是构件自身的一个物理属性，一个构件一旦制造出来，他的模态就是自身的一种属性，再将几何模型离散成有限元模型以后，有限元模型的各个节点有一定的自由度，这样所有的节点自由度的和就构成了有限元模型的自由度，一个有限元模型有多少自由度，它就有多少阶模态。

由于构件各个节点的实际位移是模态的按一定比例的线性叠加，这个比例就是一个系数，通常成为模态参与因子，参与因子越大，对应的模态对于构件变形的贡献量越多，因此对构件的振动分析，可以从构件的模态参与因子大小来分析，如果构建在振动时，某阶模态的参与因子大，可以通过改进设计，抑制改接模态对振动贡献量，可以明显降低构件的振动。

13柔性体介绍 (253)13.1柔性体引入ADAMS建模 (253)13.1.1打开原有的X5后悬架模板 (253)13.1.2将小连杆的模态中性文件导入ADAMS (254)13.2利用Hyper Mesh及Motion View软件来生成模态中性文件MNF (256)13.2.1创建小连接杆的CAD模型 (256)13.2.2将iges格式文件导入到Hyper Mesh划分网格 (257)13.2.3创建材料 (267)13.2.4创建刚性单元 (271)13.2.5给刚性中心节点编号 (279)13.2.6导出nastran模板格式文件 (281)13.2.7创建h3d文件及MNF文件 (282)《柔性体篇》13柔性体介绍在模型中引入柔性体可以提高仿真的精度。

柔性体可采用模态中性文件（MNF）来描述。

该文件是一个二进制文件，包含了以下信息：几何信息（结点位置及其连接）；结点质量和惯量；模态；模态质量和模态刚度。

可以利用ANSYS、NASTRAN、ABAQUS等限元软件包进行分析并将结果写成模态中性文件，输入到ADAMS/View或ADAMS/Car中，建立相应零件的柔性体。

13.1柔性体引入ADAMS建模在模型中引入柔性体首先要在ADAMS/Car中读入模态中性文件，然后ADAMS/Car会创建必要的几何实体用以显示柔性体。

然后在模型中与其它刚体部件之间施加约束。

本教程以后悬架的小连接板为例。

13.1.1打开原有的X5后悬架模板13.1.2将小连杆的模态中性文件导入ADAMS在ADAMS/Car中读入模态中性文件的过程如下：1）从Build菜单中选择Parts>Flexible Body>New设定对话框如下，在Left Modal Neutral File和Right Modal Neutral File里右击鼠标选择自己已经创建好的MNF文件，点击OK。

2）创建柔性体与刚体的中间连接体Interface Part柔性体不能直接与刚体建立约束，必须通过中间体来连接。

ADAMS柔性体-刚柔耦合模块一、ADAMS柔性体理论1、ADAMS研究体系：a）刚体多体系统（低速运动）b）柔性多体系统（考虑弹性变形，大轻薄，高速）c）刚柔耦合多体系统（根据各个构件情况考虑，常用普遍仿真类型）大部分仿真分析都采用的是刚性构件，在受到力的作用不会产生变形，现实中把大部分构件当做刚性体处理是可以满足要求的，因为各个零件之间的弹性变形对于机构各部分的动态特性影响微乎其微。

但是需要考虑构件变形，变形会影响精度结果，需要对构件其应力大小和分布以及载荷输出研究的时候，以及薄壁构件，高精密仪器部件等，则需要当做柔性体对待，这样计算结果会准确一些。

对于柔性体机构，变形对动态影响起着决定性作用，刚柔耦合系统约束的添加必须考虑各个零部件之间的连接和受力关系，更可能还原实际工况，从而使模型更真实还原。

2、柔性体柔性体是由模态构成的，要得到柔性体就需要计算构件的模态。

柔性体最重要的假设就是仅考虑了相对于连体坐标系得晓得线性变形，而连体坐标系同时也在做大的非线性运动。

对于柔性体变形，模态中性文件必然存在某一些模态不响应，没有参与变形或者变性太大，参与系数非常小，比如前六阶或者不正常的阶数，如果去掉贡献较小的模态阶数，便可以提高仿真的效率。

…………3、模态谈到柔性体，就必然脱不了模态的概念，构件的模态是构件自身的一个物理属性，一个构件一旦制造出来，他的模态就是自身的一种属性，再将几何模型离散成有限元模型以后，有限元模型的各个节点有一定的自由度，这样所有的节点自由度的和就构成了有限元模型的自由度，一个有限元模型有多少自由度，它就有多少阶模态。

由于构件各个节点的实际位移是模态的按一定比例的线性叠加，这个比例就是一个系数，通常成为模态参与因子，参与因子越大，对应的模态对于构件变形的贡献量越多，因此对构件的振动分析，可以从构件的模态参与因子大小来分析，如果构建在振动时，某阶模态的参与因子大，可以通过改进设计，抑制改接模态对振动贡献量，可以明显降低构件的振动。