Recurdyn多体动力学仿真-06 - Recurdyn高阶建模技术（自学笔记）
引言：Recurdyn系列属于自学系列，主要监督以及知识笔记。感兴趣的可以评论区讨论学习。 大多数机构中存在构件之间的接触，而接触是典型的非线性状态，同时接触建模又是Rcurdyn的特色；同时结构复杂时候，往往会采用子系统建模技术，为建模提供方便；使用各种函数来定义动力学模型也可以进行精确的仿真建模。以上就是Recurdyn进阶的建模技术。1.接触建模 多数情况下，机械系统中的力和约束是通过接触来实现的。当两个周建接触，就会在接触位置产生接触力，接触力的大小和速度、变形相关。接触又可以分为时断接触（接触伴随着材料的压缩，构建的相对运动、能量的损失）和连续接触（系统会将其视为一种非线性弹簧连接关系，构建的材料弹性模量当作弹簧的刚度，阻尼成为系统的能量损失）。 接触关系建立的位置在Professional-contact 从图标和文字大致就能看出来接触是什么类型，如下图 接触建模选择了合适的接触选项后，需要分别制定基础（Base）和作用（Action）体才能够创建两者之间的接触关系。同时在创建接触的过程基础体和作用提不体不能是同一构件。 Recurdyn接触建模基本过程： 根据接触构建的几何特点，选择合适的接触类型建模工具； 建模方法选择区选择合适的建模方法； 在选择基础体的基础上继续选择作用体 如果需要，可以打开基础类型属性对话框，对接触属性进行设置。 接触的类型 刚体接触和柔性体接触 刚体接触 刚体接触应用于多刚体系统动力学模型中构建之间的相互接触建模。 柔性体接触 首先建立柔性机构，然后建立柔性接触：柔性面-柔性面接触、柔性面-刚性面接触、球-柔性面接触、柔性线-柔性线接触、柔性线-柔性面接触、柔性线-刚性面接触。（这里还没学习到，后面学习了再分享） 1.1 Recurdyn的接触算法 接触是一个不断检测、不断计算的过程，一般是基于惩罚函数，将接触和碰撞现象采用多个增量步，按照连续的动力学问题进行处理，在每个增量步，程序都需要通过检验集 合外形的方式来判断是否发生接触行为。在发生接触的状态下，根据设定的接触刚度，以及产生的接触穿透深度来计算接触力及相关的摩擦力。 Recurdyn的及处理是基于Hertz接触理论并在此基础上进行了改进。得到接触力之后，计算摩擦力，也是分为静摩擦和滑动摩擦分别计算。 摩擦力计算的关键参数 Static Threshold Velocity 静态阈值速度，相对接触速度低于这个速度就是静摩擦，大于这个速度就是动摩擦；静态区域内摩擦系数计算用正矢阶跃函数表示 Dynamic Threshold Velocity 动态阈值速度，相对接触速度大于此值，摩擦系数采用给设定摩擦系数；当速度大于静态阈值速度第一动态阈值速度，此时摩擦系数采用正矢阶跃函数表示 Static Friction Coefficient 静摩擦系数 Maximum Friction Force 最大摩擦力，用于设定摩擦产生的摩擦力极限值1.2 接触信息设置 1.2.1 General选项卡，主要设置接触名称、显示单位制、设置接触无效、图层管理等功能。 1.2.2 Characteristic 选项，设置接触的计算特征。Type中提供了标准接触力“stanard Contact Force”和用户自定义接触力“User Contact Force”两种方式。 标准接触力特征属性-可以定义接触刚度系数、阻尼系数、摩擦系数等特征参数，同时可以用样条曲线定义以相关参数。 Spring Coefficient 指定法向接触力的接触刚度系数 Damping Coefficient 指定产生法向接触力的黏性阻尼系数 Dynamic Friction Coefficient 定义东摩擦系数，含有三个选项 Dynamic Friction Coefficient 定义一个常量摩擦系数 Friction Force Spline 用样条曲线给出相对速度和摩擦力的关系 Friction Coefficient Spline 用样条曲线给出相对速度和摩擦力之间的关系 Friction 设定静、动态与之速度值、静摩擦系数、最大摩擦力 Stiffness and Damping Exponent 通过指定不同的指数从而产生非线性的法向接触力 Indentation Exponent 压痕指数，用于产生呀很熟案件效果，一般大于1 Buffer Radius Factor 缓冲半径因子，当连个构建相互靠近，直到两者之间的距离小于缓冲半径因子与Action Body半径两者之间的乘机时，通过最大步长因子来缩减数值积分的步长值 Maximum Stepsize Factor 最大步长因子，缩减最大步长值 1.2.3 体接触特征值选项 用户可以选择压痕指数（Indentation Exponent）或者边界穿透模式(Boundary Penetration)进行体接触计算。如下图。 Rebound Damping Factor回弹阻尼系数用于接触恢复阶段，控制回弹力，用以得到真实的迟滞回线。 1.2.4 Contact Geometry 接触几何选项卡 一般推荐用户设定的最大穿透值为估算穿透值的3-10倍。 Force Displace 控制播放仿真动画时是否显示接触力的显示情况。 2.0 子系统建模技术 2.1 子系统 复杂的机械系统往往是由多个简单的执行机构组成。这些执行机构系统成为子系统，比如汽车可以拆分为悬挂系统和电池系统、刹车系统等就是编程里面的模块吧）。子系统的存在可以减低模型的出错率。 Recurdyn中子系统可以单独建立、修改、输出和导入，可以重复使用，同时可以设置多级子系统。 2.2 子系统建模 子系统必须依赖母体（Mother Body）存在，定义子系统需要先定义母体。子系统创建步骤： 选择子系统创建工具Professional-Subsystem，图形窗口中选择一个点作为子系统的远点，该点隶属的实体就是子系统的母体。进入子系统编辑模式，创建子系统模型，并进行必要调试； 退出子系统编辑模式，点击子系统属性，可以对子属性的远点进行修改。 2.3 子系统之间的建模操作 如果想在子系统之间建立约束关系，可以在子系统的上一层编辑模式下，先选择约束，然后点击shift就可以看到子系统建立的运动副和模型（否则子系统无法选中），就可以进行选择。 2.4 子系统的导入和导出 子系统模式下，File-Export-文件类型Recurdyn Subsystem File（*rds b） 子系统模式或者模型编辑模式下，File-Import-文件类型Recurdyn Subsystem File（*rds b） 选择系系统，会存在两个选项，“Make New Subsystem”(导入的子系统文件生成一个相对于本层的下一层子系统)和”Insert In the Current Subsystem“（导入的子系统模型成为当前仔子系统建模环境中的一部分，同当前子系统建模环境中的其他要素构成一个子系统）。 2.5 建模实例-锁紧机构运动分析（还没学到） 问题描述：如下图，打开闭合机构。主要零件有防空套、锁闭铁、底壳、锁块和推板套。 工作原理：推板以一定的推力和速度可以在底壳内往复直线运动，由于锁闭铁时刚性零件，推板套运动时，可以推动锁块，锁块通过运动杆上的销轴推动动作杆运动，动作杆由于两端套在方孔套中，只可以做直线运动。锁块运动到锁闭铁端头时开始转动，知道锁块旋转完成后动作杆停止运动。动作杆运动过程中两端方孔套和杆件会有摩擦力，摩擦系数0.15，锁块在运动过程中和锁闭铁摩擦系数0.15。推板套的力最大为5KN。要求计算求解杆件向一个方向运动过程中，输出速度和输出力的变化曲线。 来源：机电君
