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技术技巧 | Adams非线性梁单元FE Part操作技巧

2年前浏览3927

1.概述

      在Adams中有多种方式建立非线性梁模型,如传统的Beam梁模型、借助Maxflex模块建模以及Adams与Marc软件的联合仿真等方式。

     其中,FEPart提供了Adams原生的具有分布质量的非线性梁单元建模方法,无需借助其他软件及模块即可建立如汽车稳定杆、板簧、制动管、电缆等模型。FE Part具有2D/3D 梁选项(弯曲、可变截面)并伴随分布载荷和基于中心线长度 (S) 的函数,应用FE Part建模的速度更快,并可实现导入MNF无法进行的大变形非线性计算。

FE Part的优势及功能更新:

  • 更容易修改和参数化;

  • 通过FE Load描述分布载荷,比使用离散力矢量或MFORCES更便捷;

  • 支持后处理中的应力和应变恢复(X-Y坐标图);

  • 2020年以后的版本,FE Part支持预载荷的添加;

  • 2020年以后的版本,FEMDATA功能扩展包括在FE Part上生成应力或应变,并输出到耐久性文件(如 RPC或DAC文件);

  • 2020 fp1版本还支持在FE Part界面中定义location 和orientation;

  • 2021版新增了直接基于坐标创建FE Part(可直接拷贝excel中多行坐标至FE Part建模界面 table),极大拓展了建模便利性,且FE Part建模界面支持定义初始速度。

    本文主要介绍Adams FE Part预载荷及后处理的添加及查看。

2. FE Part预载荷的添加

     从2020年的版本开始,FE Part允许预载荷的添加。在以前的版本中,Adams FE Part只能定义模型在设计位置(即在仿真之前)处于无载荷、未变形的状态。

     但是由于FE Part的非线性性质,FE Part 不能简单地添加类似于线性弹簧单个标量值那样的预载荷。FE Part预载荷加载的路径很重要,因此,要为FE Part指定预载荷,必须从 FE Part处于无载荷状态的模型开始仿真计算,对模型进行模拟仿真,加载事件的仿真完成后,可选择任何时间步保存创建一个新模型。此新模型的FE Part具有预载荷的配置,新模型中的FE Part引用预加载文件(.mtx)。该文件自动保存在Adams/View工作目录下。
     首先根据曲线建模,并建立section的属性(可选择实心圆截面、长方形截面、空心圆截面等)。FE Part可以从Section中修改尺寸,比如圆截面直径。也可以修改节点的数量,可以对FE Part手动添加/删除节点。就像在有限元分析中一样,节点的数量根据仿真的需要可以任意增减。尝试用最少的节点获得可接受的结果,因为节点较少的模型通常仿真速度更快。如下图所示:
图片图片

图1 FE Part建模界面

     仿真计算结束后,选取某时间点的仿真计算并保存,如下图所示:

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图2 保存模型

     此操作创建了一个新模型,选择仿真工况,此模型表示模型仿真50s的状态。这包括 FE Part在该时刻的变形状态。工作目录中自动生成预加载文件(Fe_Part_1_at_50.00_of_Last_Run.mtx),并自动应用于新模型中的FE Part。此时修改FE Part,您将看到引用的此载荷文件如下图:
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图3 预载荷文件的生成及查看

     由于预加载文件对应特定的FE Part定义(即其形状、节点、材料和截面),因此对预加载的 FE Part几乎没有什么可以修改的。只能修改阻尼项和渲染参数。查看FE Part的information可以看到预加载模型的属性及mtx文件,如下图所示:

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图4 预载模型的信息查看及修改

3.FE Part后处理结果查看

     首先,FE Part的计算结果包含传统后处理的所有结果,例如:速度、位移、加速度以及受力等,想要输出应力和应变,则需要加载Adams/Durability模块。

    按Node或Marker定义位置,进行节点应力或应变恢复,见下图:

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图5 应力或应变恢复设置

     在后处理绘图操作面板中,可看到已选择的节点或Marker点,添加曲线进行应力或应变绘图,如下图所示:
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图6 应力曲线

     2020版本后的Adams,FEMDATA 对象已扩展到包括在 FE Part上生成应力或应变,并输出到耐久性文件(如 RPC或DAC文件)。如下图FEMDATA输出设置:

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图7 FEMDATA输出设置

     仿真完成后,按重置按钮返回初始配置。在当前工作目录中创建两个文件:

(1)Adams_Fe_Part_1_Stress_hot.rsp -此RPC文件格式包含标识的热点中每个热点的6个分量应力时间历程。此文件可以导入到疲劳程序中以计算零件的寿命。

(2)Adams_Fe_Part_1_stress_hot.tab-此文件包含所有 FE Part标记上找到的热点的表格摘要。此摘要包括标记 ID、最大应力值、最大时间以及每个热点的坐标。输出文件如下图所示:

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图8 载荷输出结果

理论科普AdamsMarc非线性仿真体系
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首次发布时间:2022-01-10
最近编辑:2年前
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