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【非线性柔性体】Adams/Maxflex用着没那么难

1月前浏览7280

本文摘要(由AI生成):

本文介绍了利用Maxflex方式在Adams中进行非线性柔性体的刚柔耦合仿真。通过对比线性与非线性柔性体的仿真结果,展现了非线性模型更贴近物理实际的优点。文章通过一个案例详细说明了将线性柔性体转换为非线性柔性体的流程,并解答了使用者对于Maxflex功能的顾虑。同时,文章还指出了Maxflex模块能够导入Nastran模型文件,并提供了将其他软件模型转换为Nastran文件格式的方法。本文旨在引导仿真设计人员掌握Maxflex的初级使用方法,解决几何非线性柔性体的刚柔耦合仿真问题。

之前的两篇柔性体文章介绍了线性柔性体的生成、使用以及注意事项。线性柔性体能够满足大多数使用情况,但还是有一些特殊情况必须要用非线性柔性体。如板壳部件、长梁部件要考虑几何非线性,橡胶部件要考虑材料非线性。

Adams中有三种常用途径可以模拟非线性柔性体。1)Fe-part方式可以在Adams环境下创建和仿真长梁部件,只考虑几何非线性。2)Co-simulation方式可以运行Adams和Marc联合仿真解决几何、材料、边界条件所有类别的非线性问题。3)Maxflex方式可以将Nastran sol400模型导入Adams界面,单独应用Adams进行全类别非线性柔性体的刚柔耦合仿真。

Fe-part方式应用范围较小;

Co-simulation方式学习和使用难度较大,计算效率较低;

Maxflex方式功能全面,易于学习和使用,且效率更高。

1 Maxflex使用顾虑

可能一些有非线性柔性体仿真需求的朋友看到Maxflex功能会眼前一亮,但看见Nastran sol400就会有所顾虑。是不是得先学会Nastran sol 400功能,然后才能使用maxflex呢?平时只会用ANSYS/ABAQUS生成柔性体,是不是就不能用maxflex模块了?

本文的写作目的就是为了回答以上种种顾虑,引导有需要的仿真设计人员掌握maxflex的初级使用方法。下面将通过一个案例来回答第一个问题,然后在文章结尾的部分回答第二个问题。

2 Maxflex使用案例

对于一个已经存在的线性柔性体平板,四端用bushings连接到大地。为了验证几何非线性的存在,以及其对仿真结果的影响,通过maxflex模块将线性柔性体直接转成非线性柔性体。对比线性与非线性两次仿真结果,从中了解由线性柔性体转成非线性柔性体的流程。案例模型如下图所示。

图1-模型.png

运行仿真,平板将在重力作用下上下振动,输出动画结果和平板中心点Z向位移随时间变化曲线,如下图所示。

图2-线性分析变形云图.PNG

0.23s时刻,平板Z向位移最大,但从主视图的动画中可以发现平板本身几乎没有明显的面内位移(变形夸张系数为10)。按线性柔性体考虑所得结果不符合客观实际。

使用maxflex可以仿真非线性柔性体,但按常理说非线性柔性体的生成过程需要借助Nastran sol400求解器。本文因只涉及几何非线性,因此可以借助“线性柔性体计算源文件”生成非线性柔性体。所谓线性柔性体的计算源文件就是一个Nastran的模型文件,提交Nastran计算后会生成线性柔性体文件,即MNF文件。这个计算源文件的生成过程属于基本的刚柔耦合仿真课程范畴,在前面的文章中有详细介绍,具体参考如下链接:

http://www.fangzhenxiu.com/html/post_detail_34544.html?id=34544

线性柔性体计算源文件内的文本内容如下图所示,注意求解序列是sol 103,而不是sol 400。这一文件无需通过Nastran sol 400去专门准备。

图3-nastran模型文件.png

通过这个文件生成非线性柔性体的流程如下图所示,文件转换过程用到的就是Adams/maxflex模块。

图4-替换流程.png

采用这种非线性柔性体需要对求解器做相应的设置才能进行后续的仿真,求解器设置过程如下图所示。

图5-求解器设置流程.png

仿真后同样输出变形10倍放大的动画云图和中心点Z向位移曲线图,如下图所示。

图6-非线性分析变形云图.PNG

0.15s时刻中心点位移最大,从此时刻平板变形云图中可以看出存在明显的面内变形,变形趋势更符合客观实际情况。

叠加两次仿真的曲线图,如下图所示。

图7-曲线对比.PNG

图中红色实线是线性柔性体的分析结果,蓝色虚线是非线性柔性体的分析结果。从图中可以看出,非线性的曲线幅值更小、频率更高。因为非线性模型中产生了面内变形和面外变形,而线性模型只产生面外变形。从能量守恒的角度不难解释非线性模型面外变形更小的现象。线性模型中刚度矩阵不更新,所以固有频率固定,这从红色曲线的线型上可以得到印证。非线性模型中随着平板的振动,由于张紧力的存在导致平板刚度变大,因此平板有更高的固有频率。

3 结论

无论从动画图还是从曲线对比图中都能看出,非线性模型仿真结果更贴近物理实际,因此在这类平板结构中有必要按非线性柔性体进行建模和仿真。

只要掌握线性柔性体刚柔耦合仿真就可以按照本文所示案例完成带有几何非线性的刚柔耦合仿真,仿真之前不需要做额外的模型准备工作。由此可以回答大多数使用者的第一个顾虑。

Maxflex模块只能导入的Nastran模型文件,那么平常使用ANSYS或ABAQUS建立线性柔性体的人就没办法使用这个功能了吗?答案当然是否定的,可以使用。不过需要手动将ANSYS或ABAQUS的模型文件在Patran或第三方前后处理软件中转换成Nastran文件格式。

几何非线性柔性体的刚柔耦合仿真问题是不是没有那么难解决?

Adams结构基础汽车多体动力学
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2019-07-08
最近编辑:1月前
五星连珠
硕士 | 客户经理 MSC
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未登录
1条评论
曹布斯🇨🇳
签名征集中
1年前
橡胶材料非线性能做吗?
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