ANSYS与ADAMS接口教程及实例练习ppt课件

1、ANSYS-ADAMS接口应用 理解ANSYS-ADAMS接口 ANSYS-ADAMS接口使用步骤 模态中性文件 弱弹簧 接口飞机起落架1;.理解ANSYS-ADAMS接口ADAMS优秀的刚体动力学仿真软件缺点：假设所有的部件都是刚体。 在ADAMS刚体中，建立柔性部件的工具只能用于简单的几何结构。对于复杂的柔性部件，ADAMS依赖于从其他的有限元软件如ANSYS等进行数据转换。ANSYS-ADAMS接口就是一个ANSYS提供的从ANSYS到ADAMS的数据转换工具。2;.理解ANSYS-ADAMS接口为什么需要柔性体？A识别共振和精确仿真部件力和运动的需要。B有时，柔性影响不可忽略，如活塞的

2、运动强烈的取决于曲柄和连杆的柔性。3;.ANSYS-ADAMS接口使用步骤六个步骤：1在ANSYS中建立柔性部件模型。2建立接口点，用于在ADAMS中建立与其他部件的连接。3利用ANSYS-ADAMS接口输出模态中性文件(Jobname.MNF)。该文件包 含柔性体部件的信息。4在ADAMS中读入模态中性文件，进行刚体-柔体动力学仿真。5利用ADAMS的导出功能输出包含施加在部件上的力的载荷文件(.lod文件)。6将载荷文件导入ANSYS中进行应力分析。4;.ANSYS-ADAMS接口使用步骤六个步骤：1在ANSYS中建立柔性部件模型。2建立接口点，用于在ADAMS中建立与其他部件的连接。3利

3、用ANSYS-ADAMS接口输出模态中性文件(Jobname.MNF)。该文件包 含柔性体部件的信息。4在ADAMS中读入模态中性文件，进行刚体-柔体动力学仿真。5利用ADAMS的导出功能输出包含施加在部件上的力的载荷文件(.lod文件)。6将载荷文件导入ANSYS中进行应力分析。5;.建立模型(在ANSYS中) 建立完整的有限元模型包括单元定义、实常数、材料属性、建立几何。同通常的分析一样。建模时，注意以下几点： 接口支持大部分有位移自由度的单元类型。轴对称单元(如PLANE25)和显式 动力单元(如SOLID164)除外。 模型中只允许线性行为。如果指定了非线性单元，也按线性对待。例如，如

4、果包含非线性弹簧(如COMBIN39)，其刚度将基于其初始状态计算并保持不变。3. 材料属性可以是线性的、各向同性或各向异性、常值的或温度相关的。必须定义杨氏模量(或其他形式的刚度)和密度(或其他形式的质量)。忽略非线性属性。4. 产生模态中性文件时忽略阻尼。柔性部件的阻尼可以在ADAMS中添加。转下页6;.建立模型(在ANSYS中)接上页ADAMS需要集中质量方法(LUMPM,ON)。因此需要做如下的特殊考虑：对大部分具有合理的网格密度的结构，这种近似是可接受的。如果模型的对大部分具有合理的网格密度的结构，这种近似是可接受的。如果模型的网格较稀疏，惯性属性可能产生错误。为确定影响的程度，使用

5、网格较稀疏，惯性属性可能产生错误。为确定影响的程度，使用LUMP,ON和不使用该命令进行两次计算，比较频率。和不使用该命令进行两次计算，比较频率。当使用当使用SHELL63单元时，设置单元时，设置KEYOPT(3)=2激活更加符合实际的面内转激活更加符合实际的面内转动刚度。如果单元翘曲，使用动刚度。如果单元翘曲，使用SHELL181，并设置，并设置KEYOPT(3)=2代替。代替。当使用二维单元时，相应的当使用二维单元时，相应的ADAMS模型必须位于模型必须位于X-Y平面。记住平面。记住ADAMS模型总是三维的。二维柔性部件转换后没有模型总是三维的。二维柔性部件转换后没有Z向尺度。向尺度。 平

6、面单元的节点只有两个自由度：平面单元的节点只有两个自由度：X和和Y向的平动。因此，在向的平动。因此，在ADAMS分析分析中不能为其施加力矩载荷。类似地，实体单元只有三个平动自由度。中不能为其施加力矩载荷。类似地，实体单元只有三个平动自由度。 转下页7;.建立模型(在ANSYS中)接上页6. 不能为模型施加约束(D命令)，而且在前面的分析中没有定义主自由度(M或TOTAL命令)。 8;.ANSYS-ADAMS接口使用步骤六个步骤：1在ANSYS中建立柔性部件模型。2建立接口点，用于在ADAMS中建立与其他部件的连接。3利用ANSYS-ADAMS接口输出模态中性文件(Jobname.MNF)。该文

7、件包 含柔性体部件的信息。4在ADAMS中读入模态中性文件，进行刚体-柔体动力学仿真。5利用ADAMS的导出功能输出包含施加在部件上的力的载荷文件(.lod文件)。6将载荷文件导入ANSYS中进行应力分析。9;.建立接口点 建立用于ADAMS仿真的模型时，如何表示结构的接口点是非常重要的。接口点即在ADAMS中施加连接(运动副)或力的节点。在ADAMS中，力只能施加在接口点上。 接口点的数目将决定模型的约束模式数目。约束模式即假设部件的一个接口点的一个自由度给定一个单位的变形而保持其他所有接口点自由度固定时的部件的静态形状。约束模式的数目等于所有接口点的自由度数目(对于三维模型，接口点有6个自

8、由度，因此，每个接口点有6个约束模式)。10;.建立接口点建立接口点时必须特别注意以下几点： 一个接口点必须有6个自由度(二维单元除外)。力(直接施加或通过运动副施加的)应该分布在结构的一个面上而不是一个单独的节点上。3. 如果在ADAMS中施加力或运动副的位置上没有节点(例如，在一个销钉的中心)，需要在该位置上建立一个几何点。 11;.建立接口点接口点建立方法指南为确保在ADAMS仿真中所有的载荷能够影响变形模式，必须定义所有要施加力或运动副的节点为接口点。除了二维单元，在ANSYS中接口点必须有6个自由度。如果模型由实体单元组成，使用约束方程或蜘蛛网型的梁单元(如下图)来确保接口点有6个自

9、由度。转下页12;.建立接口点接上页3. 建立的接口点时最好使用梁单元或约束方程加强面，这样可以将力 分布在一个面上而不是集中于一个节点，那是不切实际的。4. 如有使用蜘蛛网型梁单元，则应该为梁设置高的刚度和小的质量。 否则，将使模型的刚度和质量发生改变从而导致计算的自然频率和 振型与原始模型不同。 5. 可以使用约束方程命令(如CE和CERIG)来连接接口点(例如 CERIG,maste，slave，UXYZ，在这里，maste即是接口点)。避免使 用RBE3命令，因为可能会产生主自由度问题。如果使用了约束方 程，使用MASS21单元(设置KEYOPT(3)=0来忽略惯性)划分接口点。6.

10、不要通过约束方程或短梁定义互相紧靠的接口点。这种连接方式将 导致太多的振型且模型不能妥善调整。13;.建立接口点几种建立接口点方法的比较下图表示了三种不同的连接接口点的方法，a、b方法均是有效的，c方法是不好的，不宜采用。转下页14;.建立接口点方法技术途径特点备注方法方法a使用约束使用约束方程连接方程连接结构和接结构和接口点口点 1.力分布于一个面。力分布于一个面。2.使用使用MASS21单元使接口点具有单元使接口点具有6个自由度个自由度3.可以传递力矩载荷。可以传递力矩载荷。推荐采用推荐采用方法方法b使用蜘蛛使用蜘蛛网型梁连网型梁连接结构和接结构和接口点接口点 1.力分布于一个面。力分布于

11、一个面。2.由于梁单元节点提供了由于梁单元节点提供了6个自由个自由度，因此不需要度，因此不需要MASS21单元。单元。3.可以传递力矩载荷。可以传递力矩载荷。推荐采用推荐采用(强烈强烈)方法方法c用一个梁用一个梁连接结构连接结构和接口点和接口点 1.力施加在结构的一个节点上力施加在结构的一个节点上2.实体单元没有转动自由度。因此实体单元没有转动自由度。因此不能正确地将力矩载荷从接口点传不能正确地将力矩载荷从接口点传递到结构。递到结构。不宜采用不宜采用接上页ANSYS-ADAMS接口使用步骤六个步骤：1在ANSYS中建立柔性部件模型。2建立接口点，用于在ADAMS中建立与其他部件的连接。3利用A

12、NSYS-ADAMS接口输出模态中性文件(Jobname.MNF)。该文件包 含柔性体部件的信息。4在ADAMS中读入模态中性文件，进行刚体-柔体动力学仿真。5利用ADAMS的导出功能输出包含施加在部件上的力的载荷文件(.lod文件)。6将载荷文件导入ANSYS中进行应力分析。16;.导出模态中性文件 在ANSYS中建立模型(包括所有的接口点)之后，下一步即调用ANSYS-ADAMS接口建立模态中性文件Jobname.MNF。可以通过ANSYS宏文件ADAMS.MAC来实现。启动接口的GUI路径：Main MenuSolutionADAMS ConnectionExport to ADAMS

13、打开选择接口点对话框，必须选择两个以上的接口点。注意：不要选择太多的接口点，因为在ADAMS中一个接口点有6个自由度 。太多的接口点会导致文件和模型规模过大。17;.导出模态中性文件选择接口点后，弹出导出到ADAMS对话框。 设置单位系统设置单位系统 提取模态阶数提取模态阶数 是否输出单元应是否输出单元应 力、应变结果力、应变结果 壳单元结果输出控制壳单元结果输出控制 文件名文件名18;.导出模态中性文件在该对话框中完成下面的步骤：设置单位系统。单位系统的选择将写入.MNF文件中。如果不指定单位系统，ADAMS假设ANSYS中的模型与ADAMS中的模型使用的是同样的单位系统。如果选择指定用户自

14、定义单位，则弹出定义用户自定义单位对话框，输入自定义单位和SI单位之间的转换因子(长度、质量、力、时间)。用户自定义单位示例：转下页19;.导出模态中性文件接上页提取模态的数目：设置需计算的正规模态的数目。正规模态即约束所有的接口点时的部件的固有模态。正规模态数目取决于ADAMS模型中所施加的激励的频率范围。如果选择了太多的正规模态，可以不激活基于频率或能量准则的固有模态。单元结果：指定程序是否输出应力、应变结果。该选项不影响梁单元的输出。如果只想输出一个节点子集的应力和应变，可以在运行ADAMS宏命令前建立一个名为“STRESS”的节点部件。壳单元结果输出控制：指定壳单元输出位置(top,m

15、iddle,bottom)。该选项不影响实体单元和梁单元的输出。转下页20;.导出模态中性文件接上页文件名：指定模态中性文件的名称。默认名称：Jobname.MNF。如果已有该名称的文件，则将原文件重命名为。导出到ADAMS:选择“Solve and create export ADAMS”初始化求解顺序。进行静力学和正规模态计算，ADAMS所需的所有信息写入.MNF文件。只考虑选择的单元。当前模型写入数据库文件Jobname.DBMNF。注意：计算模态中性文件的算法在接口点施加约束。如果在一次会话中使用同注意：计算模态中性文件的算法在接口点施加约束。如果在一次会话中使用同一个模型第二次生成一

16、个模型第二次生成.MNF.MNF文件，需先删除接口点上的约束或恢复数据库文件，需先删除接口点上的约束或恢复数据库Jobname.DBMNFJobname.DBMNF。21;.导出模态中性文件以批处理模式导出到ADAMS建模定义接口点/UNITS,Label NSEL,. ! 选择接口点SAVE ADAMS,NMODES,. !激活ADAMS.MAC计算MNF文件注意注意: :使用批处理模式不能指定使用批处理模式不能指定MNFMNF文件名称。文件名称。22;.导出模态中性文件检查结果1. 在ANSYS输出窗口中检查正规化振型的数目。这些振型是正规模态和约束模态的正规化结果。注意以下几点： 模态数

17、目等于正规模态数目与约束模态数目之和。模态数目等于正规模态数目与约束模态数目之和。 前前6阶为刚体模态。以阶为刚体模态。以“(probable rigid body mode)”注明。如果有注明。如果有一个模态接近于刚体模态但没有标明，则可以在一个模态接近于刚体模态但没有标明，则可以在ADAMS程序中不激活程序中不激活它。它。 如果一个模态标有如果一个模态标有“Infinity. Possible mass singularity. Ignored,”仔细检查模型，这说明接口点可能有问题。仔细检查模型，这说明接口点可能有问题。 前几阶模态等于部件的自由前几阶模态等于部件的自由-自由模态。可以做

18、一个模态分析检查：设自由模态。可以做一个模态分析检查：设置分析选项置分析选项ANTYPE,MODAL;MODOPT,LANB;LUMPM,ON。转下页23;.导出模态中性文件接上页在/POST1中查看正规模态(载荷步1)和约束模态(载荷步2)。4. 约束接口点的所有自由度进行模态分析检查转换是否正确，将结果与正规模态结果(载荷步1)比较。24;.ANSYS-ADAMS接口使用步骤六个步骤：1在ANSYS中建立柔性部件模型。2建立接口点，用于在ADAMS中建立与其他部件的连接。3利用ANSYS-ADAMS接口输出模态中性文件(Jobname.MNF)。该文件包 含柔性体部件的信息。4在ADAMS

19、中读入模态中性文件，进行刚体-柔体动力学仿真。5利用ADAMS的导出功能输出包含施加在部件上的力的载荷文件(.lod文件)。6将载荷文件导入ANSYS中进行应力分析。25;.运行ADAMS仿真 导入柔体部件，并使用运动副将其与其他刚体部件连接。尽量设置小的增量步，使分析尽量精确。26;.ANSYS-ADAMS接口使用步骤六个步骤：1在ANSYS中建立柔性部件模型。2建立接口点，用于在ADAMS中建立与其他部件的连接。3利用ANSYS-ADAMS接口输出模态中性文件(Jobname.MNF)。该文件包 含柔性体部件的信息。4在ADAMS中读入模态中性文件，进行刚体-柔体动力学仿真。5利用ADAM

20、S的导出功能输出包含施加在部件上的力的载荷文件(.lod文件)。6将载荷文件导入ANSYS中进行应力分析。27;.输出载荷文件 两种方式输出载荷和/或变形： 第一种第一种：如果在ADAMS中假设部件是刚体，可以转换运动副和外部力、加速度、旋转速度到部件上。转换方法：在在ADAMSADAMS中使用中使用Export FEA LoadsExport FEA Loads特征将载荷导出到一个文件中。然后，将特征将载荷导出到一个文件中。然后，将该文件导入该文件导入ANSYSANSYS进行后续的应力分析。进行后续的应力分析。如果将部件建为柔性体，在如果将部件建为柔性体，在ADAMS中可以使用中可以使用Ex

21、port FEA Loads特征转换特征转换载荷，但载荷将是不完整的。因此，该载荷转换过程通常不能用于柔性体。但载荷，但载荷将是不完整的。因此，该载荷转换过程通常不能用于柔性体。但是当柔性体只提供很小的动态效应时可以使用。否则，应该将该柔性体临时转是当柔性体只提供很小的动态效应时可以使用。否则，应该将该柔性体临时转换为刚体换为刚体(在在ADAMS中的中的Modify菜单菜单)并在转换载荷前运行一次仿真。并在转换载荷前运行一次仿真。28;.输出载荷文件 在ADAMS中导出载荷执行ADAMS仿真之后，可以指定部件在指定时刻的载荷。在ADAMS中，选择FEA Loads打开ADAMS导出有限元分析载

22、荷对话框转下页29;.输出载荷文件接上页 在该对话框中完成下面的步骤1. 文件类型：选择FEA载荷。2. 文件格式：选择ANSYS。3. 文件名：载荷文件的名称。默认的扩展名为：.LOD。4. 指定导出刚体还是柔性体上的载荷。1)刚体：必须在体上定义一个标记点刚体：必须在体上定义一个标记点(marker)，该标记点与，该标记点与ANSYS模模型中型中 的全局原点有相同的位置和方向。的全局原点有相同的位置和方向。2)柔体：标记点的信息从柔体：标记点的信息从MNF文件中读出，是自动设置的。文件中读出，是自动设置的。5. 点击：“Add Load Points to Nodes Table”如果选择

23、了刚体，可以输入在如果选择了刚体，可以输入在ANSYS中施加载荷的节点的编号。中施加载荷的节点的编号。如果选择了柔体，如果选择了柔体，ADAMS将自动输入正确的节点编号。将自动输入正确的节点编号。 输出时刻：指定要导出载荷的时间步。转下页30;.输出载荷文件接上页6. 最后，ADAMS将询问单位问题。导出所使用的单位必须与ANSYS中建模所使 用的单元一致，如果不一致，需要修改ANSYS中的单位或进行载荷缩放。 在ANSYS中将ADAMS中的每个时间步作为一个载荷步。在ADAMS11.0.0版，ADAMS在载荷命令前写入LSWRITE命令。因此，对于ADAMS11.0.0或更早的版本，必须在文

24、本编辑器中将LOD文件中的LSWRITE命令移至每个时间步的末尾。载荷文件中包含下面的载荷： 运动副力运动副力(F命令命令)。 外部力外部力(F命令命令)。 加速度和旋转速度加速度和旋转速度(ACEL,OMEGA,DOMEGA命令命令)。31;.输出载荷文件 两种方式输出载荷和/或变形： 第二种第二种：如果部件是柔性体，可以在ADAMS中使用MSR工具包转换部件的变形。ANSYS-ADAMS接口不支持这种转换类型。如果在如果在ADAMS中建立一个柔性部件并执行后续的应力分析，可以使用中建立一个柔性部件并执行后续的应力分析，可以使用Mechanical Dynamics公司提供的模态应力恢复公司

25、提供的模态应力恢复(Modal Stress Recovery,MSR)工具包，使用该工具包的特征可以从工具包，使用该工具包的特征可以从ADAMS中转换柔性中转换柔性部件的载荷到部件的载荷到ANSYS中进行应力分析。该工具包提供了与中进行应力分析。该工具包提供了与ANSYS接口点接口点以下几种策略：以下几种策略：转下页32;.输出载荷文件接上页1. 导出时域位移：如果只有几个时间步要分析，该方法是快速的。部件的所 有节点的唯一直接写入ANSYS输入文件中。然后，可以使用/INPUT命令导入 进行静力分析。2. 导出模态振型：该工具包输出一个ANSYS输入文件，该文件可以用来部件的 正规化的或非

26、正规化的模态。通过使用模态坐标系导出(Export of Modal Coordinate)选项，这些模态可以在ANSYS中进行度量并且可以计算每个时 间步的应力。 3. 导出节点载荷：使用该特征，可以输出ANSYS输入文件来执行应力恢复 作为一个单位力载荷步的重复。该方法不考虑柔性体变形的惯性载荷分 布，因此在计算动态效应时可能不精确。33;.ANSYS-ADAMS接口使用步骤六个步骤：1在ANSYS中建立柔性部件模型。2建立接口点，用于在ADAMS中建立与其他部件的连接。3利用ANSYS-ADAMS接口输出模态中性文件(Jobname.MNF)。该文件包 含柔性体部件的信息。4在ADAMS

27、中读入模态中性文件，进行刚体-柔体动力学仿真。5利用ADAMS的导出功能输出包含施加在部件上的力的载荷文件(.lod文件)。6将载荷文件导入ANSYS中进行应力分析。34;.将载荷文件导入到ANSYS 在ADAMS中导出载荷文件后，可以使用ANSYS-ADAMS接口将载荷文件导入ANSYS并初始化一个结构静力分析。 选择菜单：Main Menu Solution ADAMS Connection ImportFr ADAMS打开Import from ADAMS对话框。35;.将载荷文件导入到ANSYS接上页 在该对话框中完成下面的步骤1. 从ADAMS导入文件：输入载荷文件名。2. 导入选项

28、：理论上，外部力和惯性力是平衡的。由于数值计算的误差或ADAMS和ANSYS中质量计算的差别，总是会产生不平衡而导致刚体运动。因此，为了进行结构静力分析，必须约束部件以防止产生刚体运动。ANSYS-ADAMS提供了两个导入选项。只导入载荷：程序根据载荷文件为结构施加惯性载荷和外部力。对于该选只导入载荷：程序根据载荷文件为结构施加惯性载荷和外部力。对于该选项，必须手动地为项，必须手动地为ANSYS模型添加与模型添加与ADAMS模型中一致的约束，或根据模型中一致的约束，或根据通常的工程经验来施加约束防止刚体运动。通常的工程经验来施加约束防止刚体运动。添加弱弹簧：程序在部件的外围框的角上添加弱弹簧添

29、加弱弹簧：程序在部件的外围框的角上添加弱弹簧(COMBIN14单元单元)。弱弹簧可以在不影响应力结果的前提下防止产生刚体运动。弱弹簧可以在不影响应力结果的前提下防止产生刚体运动。转下页36;.将载荷文件导入到ANSYS接上页3. 导入按钮：点击导入按钮，每个时间步写出一个载荷步文件，已有的载荷步文件被删除。如果选择了“Import loads only”选项，将必须对每一个载荷步通过手动输入SOLVE命令进行静力学求解。如果选择了“Add weak springs”选项，将激活惯性释放(IRLF,1)精确地计算加速度载荷，静力分析是自动开始的。注意：如果第二次使用注意：如果第二次使用“Add

30、weak springs”选项导入，将再次为模型施选项导入，将再次为模型施加弱弹簧，这只对结果产生微小的加弱弹簧，这只对结果产生微小的(可忽略的可忽略的)影响。影响。37;.将载荷文件导入到ANSYS通过命令流导入载荷 如果在批处理模式工作，可以通过命令流导入载荷文件并初始化求解。从ADAMS中导入载荷文件后，使用下面的命令流读取载荷文件并初始化静力求解。/INPUT,. ! 从ADAMS中读载荷文件WSPRINGS (or D) ! 添加弱弹簧 (或使用 D命令施加刚体约束*DO,par,ival,fval,inc ! 指定要求解的载荷步 IRLF,1 ! 激活惯性释放，提高求解精度(可选的

31、) LSREAD,par ! 读载荷步 SOLVE !求解*ENDDO 每调用一次WSPRINGS命令将施加一次弱弹簧。因此，当导入新的载荷时应忽略该命令。38;.将载荷文件导入到ANSYS检查结果： 当结构分析完成后，可以检查分析结果。当使用弱弹簧选项并激活惯性释放时，检查以下内容：a. ANSYS中为惯性释放所计算的加速度与中为惯性释放所计算的加速度与ADAMS(ACEL,OMEGA,DOMEGA)中施加的加速度载荷相比是较中施加的加速度载荷相比是较小的。输入小的。输入IRLIST查看惯性释放加速度查看惯性释放加速度(平移的和旋转的平移的和旋转的)。b. 弱弹簧中的力与外部力相比是小量。弱弹簧力可以通过列出反力来弱弹簧中的力与外部力相比是小量。弱弹簧力可以通过列出反力来查看。使用查看。使用PRRSOL命令查看反力。命令查看反力。 外部力必须与施加的惯性力平衡。如果上述之一不成立，说明模型中存在不平衡，必须除去该不平衡。需分别检查ANSYS和ADAMS模型。 39;.模态中性文件如何建立模态中性文件 建立模态中性文件(.MNF)的算法是基于部件模态综合(即：动力学子结构)的思想。ADAMS使用修正的C