ADAMS 柔性绳索建模仿真解决方案

ANSYS与ADAMS联合柔性仿真详细步骤基本思路：在ANSYS中进行模态中性文件(.mnf)文件的输出，然后把输出的.mnf文件输入到ADAMS中，进行零件更换。

最后在ADAMS中进行加载约束，仿真，查看结果。

建模仿真软件:ANSYS14.0 , ADAMS 2012具体步骤：1 ANSYS输出.mnf柔性文件1.1 ANSYS导入模型（.x_t）或者建立模型1.2 建立单元单元1：Solid(Brick 8 node 185)或者其他3D单元;单元2：Structural Mass(3D mass 21),此单元只用于连接点单元;设置材料属性：密度，弹性模量，泊松比3个参数，以N,mm,kg,s作单位,EX为2.1e5，PRXT 为0.3，DENS为7.85e-6。

1.3 创建连接点在两个圆柱孔的中心，创建2个keypoint（注意是圆柱体的中心，不是某个面的中心）。

1.4 划分单元对体用3D单元划分。

1.5 设置实常数这个参数设置，一定要到等到3D网格划分完后再设置。

对mass21进行设置，Real constant Set No. 要大于2，下面的值要非常小。

1.6 对连接点（即keypoints）进行单元划分先设置keypoints 属性，然后再划分。

1.7 建立刚性区域刚性区域都是节点，即连接节点和刚柔接触的面上所有节点。

在ANSYS里面，这一步，连接点为主节点，刚柔接触面上的所有节点为从节点。

1.7.1 建立主节点component选择1个主节点，即连接节点。

按照此方法，对另外一个连接点，建立一个componet。

在这个例子里，命名为m2.1.7.2 建立从节点componet首先选中2个圆柱面（对1个圆柱孔操作）。

然后选择这2个面上所有节点。

按照上述方法，对另外一个连接点和圆柱面上的节点，建立componet。

1.7.3组装主节点和从节点Component，形成1个Assembly按照这个方法，对另外一对主节点和从节点component进行组装。

基于ADAMS及ANSYS的柔性机器人动力学仿真系统一、本文概述随着科技的快速发展，机器人在工业、医疗、军事等领域的应用越来越广泛。

其中，柔性机器人以其独特的柔性和适应性，在众多应用场景中表现出显著的优势。

然而，柔性机器人的动力学特性复杂，传统的建模与仿真方法往往难以准确描述其运动行为。

因此，开发一套基于ADAMS及ANSYS的柔性机器人动力学仿真系统，对于提高柔性机器人的设计效率、优化运动性能、预测运动行为具有重要意义。

本文旨在介绍一种基于ADAMS及ANSYS的柔性机器人动力学仿真系统的设计与实现方法。

文章将对柔性机器人的动力学特性进行分析，明确仿真系统的需求和目标。

详细介绍仿真系统的总体架构和各个模块的功能，包括柔性机器人的建模、动力学方程的建立、仿真求解以及结果后处理等。

在此基础上，文章将重点探讨ADAMS和ANSYS在仿真系统中的应用，以及它们之间的数据交互和协同工作机制。

通过实际案例验证仿真系统的有效性，并对未来研究方向进行展望。

通过本文的阐述，读者可以深入了解柔性机器人动力学仿真系统的基本原理和实现方法，为相关领域的研究人员提供有益的参考和借鉴。

本文的研究成果也将为柔性机器人的设计、优化和控制提供有力的技术支持。

二、柔性机器人动力学建模柔性机器人的动力学建模是理解其运动行为并进行精确控制的关键。

建模过程中，需要同时考虑机器人的刚性部分和柔性部分的动力学特性。

在这个过程中，我们采用了ADAMS和ANSYS这两个强大的工程仿真软件。

我们利用ADAMS进行多体系统动力学建模。

ADAMS以其强大的刚体动力学仿真能力，可以精确模拟机器人的刚性部分运动。

我们根据机器人的实际结构，在ADAMS中建立了详细的多体系统模型，包括连杆、关节、驱动器等各个部分。

然后，通过定义各个部件之间的约束关系，如转动副、移动副等，以及设定驱动器的运动规律，我们能够在ADAMS中模拟出机器人的各种运动状态。

然而，对于柔性机器人来说，仅仅考虑刚性部分的动力学是不够的。

ANSYS与ADAMS进行联合柔性仿真基本思路：在ANSYS进行.mnf文件输出，然后把输出的.mnf文件输入ADAMS，进行零件更换。

然后在ADAMS 进行加载约束，仿真，查看结果。

软件：ANSYS10,ADAMS 2007 R3具体步骤:ANSYS输出.mnf柔性文件1.1建立单元单元1: solid45或者其他3D单元单元2：MASS21，此单元只用于连接点单元设置弹性模量，泊松比，密度3个参数创建连接点：如下图，在下面2个圆柱孔的中心，注意是圆柱体的中心，不是某个面得中心，创建2个1.2导入模型（・x_t）或者建立模型完成后，创建连接点，ANSYS要求必须是2或者2个以上的连接点keypo ints。

具体方法，看个人而定。

曰Preprocessor0 Elenent Type0 Real Constants;Q laterial FropsB Secti onsB lodelinc曰1田keypoints1.3划分单元对体用3D单元划分，我选用meshtool方法创建连接点：如下图，在下面2个圆柱孔的中心，注意是圆柱体的中心，不是某个面得中心，创建2个接下来设置real constants，这个参数设置，一定要到等到3D网格划分完后再设置Preference田El CB ent Type□誉g Add/Eail/Delett3 Tki cknes^ Func对MASS21进行设置。

2NONE DEFINED E 序 匡 E E Z EEEEE FClose Constants for 3~D U SEE with Eotary Inerti a COTOFT C3XD) 3 it X diriitish HASS K le-5 斤⑪ Y dirtetion le-5 in Z direetioii HASS le-5 inertia about X IXK le-5 i^rtiaabout Y ITI la-5 aboat Z IZZ in-ertia 1«-S L'iuxeel 1 R K ES I C GTIS I ant Set Snuher I, for IAS5Z] E14<n«nt Ty]?» Mm 2 Heal Co^DElant Mo. LUis Pl&ss H ^SE Rotary tUtar 簞 田田 El Q T o-loigicBl D ；13 EM Tool 0 DptH F“li Dfe&i g^.® Raiiation 0>l 田 lu-Tiae St.«.l5 RBI V * r- ■- v m W J>a it * ?wTinfllCi >Et PastRa t ary Real constant Set No.要大于2，下面的值要非常小 然后对连接点，即 keypoints 进行单元划分：先设置keypoints 属性，如下[KAni Ais i £Ti Allt\i bnblts “ fjdcri E^J LL E 庙tl stl dgpf Tin EIMH &L 他屯 Applr J ：y|i II I nl A t I ； f I hikt ESES ElmauL cc-ardjxiki-i lyx MAT UtlK-J *1 T^Mbtr 耳L 理I LiemerJ A/tifaJes- ■翻1 Fine 1 Coa'se Size 匚 aiiEk * 'g"l Aredd 3 I Lnss _±d d LiVSf 3 I Cu^<l H«£;- Mpsh - -r _d然后划分单元，用meshtool,对keypoints划分单元，结果如下如下图1.4建立刚性区域刚性区域都是节点=连接节点+刚柔接触的面上所有节点在ANSYS里面，这一步，连接点为主节点，刚柔接触面上的所有节点为从节点首先得按如下2个图片进行主节点和从节点节点组合。

ADAMS柔性绳索建模仿真解决方案柔性绳索在现代工程领域中应用广泛，如航天器的缆绳、桥梁的悬索以及建筑物的索具等。

为了提高柔性绳索的设计和性能评估能力，建模仿真成为一种重要的解决方案。

ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems）是一种广泛应用的建模仿真软件，可以用于柔性绳索的建模、仿真和分析。

首先，柔性绳索的建模是模拟仿真的首要任务。

在ADAMS中，可以使用BEAM元素来建立柔性绳索的几何形状和刚度特性。

BEAM元素可以描述绳索的弹性应变和应力分布，并且与其他物体进行连接和交互。

此外，还可以使用TRUSS元素来表示绳索的节点和连接方式。

通过将BEAM元素和TRUSS元素组合使用，可以实现对复杂绳索结构的建模。

其次，柔性绳索的仿真是解决方案的核心。

ADAMS提供了多种仿真方法，如运动学仿真、动力学仿真和模态分析等。

通过对绳索模型施加外力、应用边界条件和指定初始状态，可以模拟绳索在不同工况下的动态响应。

同时，还可以进行多体系统的动力学优化和模态特性分析，以评估绳索的性能和可靠性。

最后，柔性绳索的解决方案还包括结果分析和验证。

ADAMS提供了丰富的结果输出功能，可以对绳索的受力、变形和应力进行可视化和分析。

通过对比仿真结果和实验数据，可以验证绳索模型的准确性和可靠性。

同时，还可以通过参数化设计和灵敏度分析，优化绳索结构和材料，以满足不同工程要求和性能指标。

综上所述，ADAMS是一种强大的柔性绳索建模仿真解决方案。

通过建立绳索模型、进行仿真和分析，可以提高绳索设计的效率和准确性。

未来，随着科学技术的不断发展和软件工具的不断完善，相信ADAMS在柔性绳索领域的应用将更加广泛和深入。

ANSYS与ADAMS联合柔性仿真详细步骤基本思路：在ANSYS中进行模态中性文件(.mnf)文件的输出，然后把输出的.mnf文件输入到ADAMS中，进行零件更换。

最后在ADAMS中进行加载约束，仿真，查看结果。

建模仿真软件:ANSYS14.0 , ADAMS 2012具体步骤：1 ANSYS输出.mnf柔性文件1.1 ANSYS导入模型（.x_t）或者建立模型1.2 建立单元单元1：Solid(Brick 8 node 185)或者其他3D单元;单元2：Structural Mass(3D mass 21),此单元只用于连接点单元;设置材料属性：密度，弹性模量，泊松比3个参数，以N,mm,kg,s作单位,EX为2.1e5，PRXT 为0.3，DENS为7.85e-6。

1.3 创建连接点在两个圆柱孔的中心，创建2个keypoint（注意是圆柱体的中心，不是某个面的中心）。

1.4 划分单元对体用3D单元划分。

1.5 设置实常数这个参数设置，一定要到等到3D网格划分完后再设置。

对mass21进行设置，Real constant Set No. 要大于2，下面的值要非常小。

1.6 对连接点（即keypoints）进行单元划分先设置keypoints 属性，然后再划分。

1.7 建立刚性区域刚性区域都是节点，即连接节点和刚柔接触的面上所有节点。

在ANSYS里面，这一步，连接点为主节点，刚柔接触面上的所有节点为从节点。

1.7.1 建立主节点component选择1个主节点，即连接节点。

按照此方法，对另外一个连接点，建立一个componet。

在这个例子里，命名为m2.1.7.2 建立从节点componet首先选中2个圆柱面（对1个圆柱孔操作）。

然后选择这2个面上所有节点。

按照上述方法，对另外一个连接点和圆柱面上的节点，建立componet。

1.7.3组装主节点和从节点Component，形成1个Assembly按照这个方法，对另外一对主节点和从节点component进行组装。

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。

ANSYSMechanical绳索仿真技术绳索，俗称绳子，是通过扭或编等方式加强后，连成一定长度的纤维。

其拉伸强度很好但没有压缩强度，可用来做连接、牵引的工具。

绳索的用途数不胜数：从建筑中的材料固定、到岩土工程中的柔性锚索、汽车门窗的升降拉索、电缆导线等等。

如何在仿真中高效准确地模拟绳索，对很多行业都有着实际的意义。

下面就以笔者在工作中遇到的一个绳索仿真问题为例，说明在ANSYS Mechanical中新的绳索技术。

以往ANSYS缺乏专门的绳索单元，通常会以Link180单元模拟杆件，设定关键字选项KEYOPT来模拟受拉/拉压/受压等不同特征。

特殊情况下，也有工程师以Beam188单元模拟线缆。

ANSYS2020R1正式加入了新的绳索单元cable280,可以分析上述斜拉绝缘子、线缆等结构。

CABLE280适用于分析中等至极细的缆索结构（如海底缆索）。

该单元是三维空间中的二次三结点线单元。

每个节点有三个自由度：x、y和z方向上的平移。

相比于传统的线单元link180、beam188，cable280收敛性更好，也更贴近实际。

首先选择一根斜拉绝缘子做测试，测试模型由一根线体和两端面体构成，几何模型共享节点。

斜拉绝缘子材料如下表所示。

固定约束面体两端，施加重力加速度，并打开大变形（下同）。

斜拉绝缘子材料属性密度kg/m3弹性模量 Pa 泊松比1800 2.8e10 0.34ANSYS2020R1之后的版本，在线体下方的model type即可选择cable(默认为beam)，如下图所示。

即便选择cable类型，软件自动指定为只受拉不受压的LINK180杆单元，而非Cable280单元。

想必很多同学在这里会很疑惑，不妨可以选用下面的方法来使用cable单元。

即在线体下方插入command snippet：et,matid,cable280sectype,matid,link !Cable单元的截面类型为Link secdata,ARG1 !ARG1为截面面积然后就可以回到最初的阀塔装配体模型，在该复杂装配体中采用cable单元与link单元进行对比计算。

钢丝绳建模几种方法探讨建模, 钢丝绳, 探讨建模, 钢丝绳, 探讨1、用直杆代替，如图中钢丝绳，如需要，也可将其柔性化。

2 、用多段圆柱代替，中间用旋转副或衬套连接。

为了美观，可将圆柱两端作成半球形。

如果要实现绕滑轮无移动缠绕，需要用接触碰撞来实现。

其中实现的关键是接触碰撞的参数选择和你的机器配置。

参数选择不对，圆柱要么被弹飞要么切入滑轮。

一段钢丝绳可以用几十段圆柱来实现，比较现实的方法是用循环命令。

以下是我曾经用过的循环命令。

（比较菜）1）复制第1个圆柱并循环偏移（注意偏移方向的控制）ariable set variable_name=$_self.num integer=1for variable_name=aaa start=1 end=30interface command_builder!interface dialog execute dialog=.gui.par_cop undisplay=yespart copy &part_name = .model_1.(eval("T_"//$_self.num)) &new_part_name = (eval("T_"//$_self.num+1))group modify group=SELECT_LIST obj=.model_1.(eval("T_"//$_self.num+1)) expand_groups=nointerface command_builder!interface dialog execute dialog=.gui.mov_tra undisplay=yesmove translation &part_name = (eval("T_"//$_self.num+1)) &c1 = 395.9797975 &c2 = 395.9797975 &c3 = 0variable set variable_name=$_self.num integer=(eval($_self.num+1))endvariable delete variable_name=$_self.num2）复制第一个圆柱绕滑轮旋转variable set variable_name=$_self.num integer=2for variable_name=aaa start=1 end=4interface command_builder!interface dialog execute dialog=.gui.par_cop undisplay=yespart copy &part_name = .model_1.(eval("PART_"//$_self.num)) &new_part_name = (eval("PART_"//$_self.num+1))group modify group=SELECT_LIST obj=.model_1.(eval("PART_"//$_self.num+1)) expand_groups=nointerface mode repeat=single mode=view_center!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! MODIFY View Centerundo beginview center view=.gui.main.front object = 0.0, 0.0, 0.0 adjust_view=yesundo end!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!var set var=.mdi.TmpDefOri int=10def unit orientation_type=body123move rotation group=select_list csview=main.front &a1=0.0 a2=0.0 a3=-18 about=yes.system_defaults.orientation_type = 10variable set variable_name=$_self.num integer=(eval($_self.num+1))endvariable delete variable_name=$_self.num3）在各段圆柱间施加旋转副variable set variable_name=$_self.num integer=1for variable_name=aaa start=1 end=4interface command_builderint cont und con=.gui.constraint_cre_joi_rev.c_position_by_using_markers interface dialog execute dialog=.gui.constraint_cre_joi_rev undisplay=yes constraint create joint Revolute &joint_name=.model_1.(eval("joint_"//$_self.num)) &adams_id=(eval($_self.num)) &i_part_name=.model_1.(eval("T_"//$_self.num)) &j_part_name=.model_1.(eval("T_"//$_self.num+1)) &location = .model_1.(eval("T_"//$_self.num+1)).MARKER_5 &orientation = 0.0, 0.0, 0.0if con=("" != "")int fie set fie= str=".model_1.JOINT_1"endvariable set variable_name=$_self.num integer=(eval($_self.num+1))endvariable delete variable_name=$_self.num3）在各段圆柱与滑轮间施加接触碰撞力variable set variable_name=$_self.num integer=1for variable_name=aaa start=1 end=4interface command_builderinterface dialog execute dialog=.gui.contact_cre undisplay=yescontact create &contact_name = .model_1.(eval("contact_"//$_self.num)) &adams_id = (eval($_self.num)) &i_geometry_name = .model_1.(eval("T_"//$_self.num)).ELLIPSOID_2 &j_geometry_name = .model_1.pan1.ELLIPSOID_113 &stiffness = 1000 &damping = 10 &dmax = 1.1 &exponent = 11 &augmented_lagrangian_formulation = no &coulomb_friction = onvariable set variable_name=$_self.num integer=(eval($_self.num+1))endvariable delete variable_name=$_self.nu4）删除力或圆柱或约束副（说明：“T_”是要删除的对象，根据不同的对象，做适当更改）variable set variable_name=$_self.num integer=1for variable_name=aaa start=1 end=4group modify group=SELECT_LIST obj=.model_1.(eval("T_"//$_self.num+1)) expand_groups=nomdi delete_macrointerface cmd_window display=togglevariable set variable_name=$_self.num integer=(eval($_self.num+1))endvariable delete variable_name=$_self.num3、用齿轮副或rack_pin或关联副代替。

ADAMS柔性体运动仿真分析研究及运用□刘　俊□林砺宗　刘小平　□王　刚摘要　介绍ADAMS柔性体基本理论及在ADAMS中调入柔性体的几种方法,着重分析如何在ADAMS中引入ANSY S模态中性文件,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　ANSYS　模态中性文件中图分类号:TP39129　文献标识码:A　文章编号:1671—3133(2004)05—0053—03Study and application of ADAMS flexible body kinetic simulation□Liu Jun　□Lin Lizong,Liu Xiaoping　□W ang G angAbstract　Introduced the basic theory of ADAMS flexible body and s ome methods of adding flexible bodies to a m odel to study the dy2 namic characteristics of the mechanical system1Analyzed how to apply ANSY S m ode neutral file in ADAMS,constructed mechanical sys2 tem simulation m odel1T ested the validity of the ADAMS flexible kinematical simulation through an example1K ey w ords:ADAMS　F lexible body　K inetic simulation　ANSYS　Model neutral file 机器人动力学仿真分析是机器人设计的重要内容,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。