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1、刚柔耦合仿真分析流程及要点本文主要介绍使用SolidWorks、HyperMesh、ANSYS和ADAMS软件进行刚柔耦合动力学分析的主要步骤。 一、 几何建模 在SolidWorks中建立几何模型，将模型调整到合适的姿态，保存。此模型的姿态不要改动，否则以后的MNF文件导入到ADAMS中装配起来麻烦。 二、ADAMS动力学仿真分析 将模型导入到ADAMS中进行动力学仿真分析。 为了方便三维模型的建立，SolidWorks中是将每个零件单独进行建模然后在装配模块中进行装配。这一特点导致三维模型导入到ADAMS软件后，每一个零件都是一个独立的part，由于工作装置三维模型比较复杂，因此part数
2、目也就相应的比较多，这样就对仿真分析的进行产生不利影响。下面总结一下从三维建模软件SolidWorks导入到ADAMS中进行机构动力学仿真的要点。首先在SolidWorks中得到装配体。分析该装配体中，到底有几个构件。分别隐藏其他构件而只保留一个构件，并把该构件导出为 *.x_t 格式文件。在ADAMS中依次导入各个*.x_t 文件，并注意是用part的形式导入的。对各个构件重命名，并给定颜色，设置其质量属性。对于产生相对运动的地方，建议先在此处创建一个marker，以方便后面的操作。否则，三维模型进入ADAMS后，线条繁多，在创建运动副的时候很难找到对应的点。 部件的导入如下图1所示： 图1
3、 文件输入 File Type选择 Parasolid； File To Read 找到相应的模型； 将Model Name 切换到Part Name，然后在输入框中右击，一次单击 part create 然后在弹出的新窗口中设置相应的Part Name，然后单击OK OK 。 将一个部件导入，重复以上步骤将部件依次导入。这里输入的技巧是将部件名称按顺序排列，如zpt_1、zpt_2、zpt_3. ，然后在图1中只需将zpt_1改为zpt_2、将PART_1改为PART_2即可。 三、 HyperMesh中创建柔性体部件的有限元模型。 在SolidWorks中把其他部件隐藏，只显示将要柔性化的
4、部件，模型另存为.iges 格式，导入到HyperMesh中进行前处理。或者将整个模型都导入到HyperMesh中，但只创建需要柔性化的部件有限元模型。 (1) 选择单元类型，赋予材料属性：实体采用Solid185单元类型，壳单元采用shell181单元类型。然后创建材料，赋予属性。 单位的统一：因为在SolidWorks中建模一般使用的长度单位是mm， 而ADAMS中使用mm的单位系统只有mm、 Kg、N、s、deg。 因此，通过换算和推导，在HyperMesh中使用的单位为：mm、Kg、s、e-3N、e3Pa。例如，钢材的弹性模量为2.1e8、密度7.85e-6(Kg/mm3)、泊松比0.
5、3。 外部节点的设置：在柔性体与刚性体的铰接处必须有节点存在才能实现铰接，在ADAMS中将其作为外部节点使用，从模型的装配与约束方面考虑，一个铰接点只需要设置一个节点作为外部节点。外部节点的生成选用mass21质量点加上刚性区域法，如图2 所示。 图2 外部节点 四、MNF的生成 在HyperMesh中完成所有的前处理工作后，导出为ANSYS可读取的后缀为.cbd的文件。然后打开ANSYS软件，读取该文件。点击操作界面Main Menu-Solution - Adams Connection-Export to ADAMS，弹出reselect attachment nodes对话框，选取外部
6、节点作为外连接点，有几个选几个。然后弹出 Export to ADAMS 对话框，在这一步中需要注意的是单位系统，在ADAMS与ANSYS中的单位系统需要保持一致。选择自定义单位系统，打开 Define User Unit 对话框，设置Length Factor为1000，Force Factor为1000，如图3所示。另外，根据实际需要在ANSYS中选择生成的模态的阶数。Element Results 选择 Include Stress and Strain，然后单击Solve and create export file to ADAMS，生成.MNF文件。 图 3 Export to A
7、DAMS 五、刚柔替换 将模态中性文件 .MNF 导入ADAMS，替换掉刚性的部件，得到刚柔耦合模型。由于采用替换刚性体的方法，导致原刚性体和柔性体的marker点发生变化，因此必须对边界条件重新审视，建议删除该柔性体上的全部边界条件，重新对柔性体施加约束，以防出错。可通过以下途径来检查柔性体正确与否：检查质量、质心位置、惯性矩；比较ANSYS中模态分析结果与ADMAS中柔性体的模态和振型；比较最大静力变形量/应力值是否与有限元模型相同。 刚柔耦合替换步骤： 在模型树上选择需要替换的刚性部件，然后右击选择 Make Flexible，弹出Make Flexible 对话框，选择 IMPORT MNF ，弹出Swap a rigid body for a flexible body 对话框，在MNF File 中选择对应的.MNF文件，点击OK按钮。如图4所示 图4 刚柔替换 六、刚柔耦合动力学仿真分析 然后就可以进行刚柔耦合动力学仿真分析了。根据计算机性能和实际仿真的需要，可以把多个部件设置成柔性体，也可以全部设为柔性体。
