[分享]ANSYS与ADAMS接口

simon21 · 发表于 2005-8-31 15:28

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ANSYS与ADAMS接口(来源:．碧海青天 bbs.dlut.edu.cn) ANSYS与ADAMS介绍 ANSYS软件是当今最著名的有限元分析程序,其强大的分析功能已为全球工业界所广 泛接受， 成为拥有最大用户群的CAE软件供应商。其特点如：多场及多场耦合分析、多物理 场优化、 统 一数据库及并行计算等等都代表着CAE软件的发展潮流。 ADAMS软件是目前最具权威的机械系统动力学仿真软件，通过在计算机上创建虚拟 样机来模 拟 复杂机械系统的整个运动过程，从而达到改进设计质量、节约成本、节省时间的目 的。 通过ANSYS软件与ADAMS软件之间的双向接口，可以很方便的考虑柔性体部件对机械 系统运动 的影响，并得到基于精确动力学仿真结果的应力应变分析结果，提高分析精度。 接口背景 ADAMS/Flex软件允许在ADAMS模型中根据模态频率数据创建柔性体部件，柔性体部 件可能会 对 机械系统的运动产生重大的影响，在ADAMS模型中考虑柔性体部件的影响会极大地 提高仿真 精 度,而ANSYS程序则提供了一种方便的创建柔性体部件的方法. ANSYS程序在生成柔性体部件的有限元模型之后,利用adams.mac宏命令可以很方便 地输出ADA MS软件所需要的模态中性文件jobname.mnf, 此文件包含了ADAMS中柔性体的所有信息, 在ADAMS软件中直接读入此文件即可看到 柔性体部 件的模型. 指定好柔性体与其它部件的连结方式,并给系统施加必要的外载后即可进行系统的 动力学仿 真 . 何时使用ANSYS-ADAMS接口 在机械系统中,柔性体将会对整个系统的运动产生重要影响,在进行运动学分析时如 果不考虑 柔性体的影响将会造成很大的误差,同样整个系统的运动情况也反过来决定了每个 构件的受 力 状况和运动状态,从而决定了构件内部的应力应变分布.因此如果要精确地模拟整个 系统的运 动,考虑柔性体部件对系统运动的影响,或者想基于精确的动力学仿真结果, 对运动系统中的柔性体进行应力应变分析则需要用到ANSYS与ADAMS两个软件. 分析步骤 利用ANSYS与ADAMS接口,对运动系统中的柔性体部件进行应力应变分析的完整步骤 如下： 在ANSYS软件中建立柔性体部件的有限元模型并利用adams.mac宏文件生成ADAMS软 件所需要 的 柔性体模态中性文件(jobname.mnf)； 在ADAMS软件中建立好刚性体的模型,读入模态中性文件,指定好部件之间的连结方 式,施加必 要的载荷进行系统动力学仿真,在分析完成后输出ANSYS所需要的载荷文件(.lod文 件),此文 件 记录了运动过程中柔性体的运动状态和受到的载荷； 在ANSYS程序中, 将载荷文件中对应时刻的载荷施加到柔性体上对柔性体进行应力 应变分析 。 在ANSYS软件中生成ADAMS软件使用的柔性体模态中性文件(.mnf文件) 进入ANSYS程序，建立柔性体的模型，并选择适当的单元类型来划分单元。在柔性 体的转动 中 心（与刚性体的联接处）必须有节点存在，此节点在ADAMS中将作为外部节点使用 ，如果在 联 接处柔性体为空洞，则需在此处创建一节点,并使用刚性区域处理此节点（外部节 点）与其 接处柔性体为空洞，则需在此处创建一节点,并使用刚性区域处理此节点（外部节 点）与其 周 围的节点。选择外部节点,运行ANSYS程序的宏命令ADAMS生成ADAMS程序所需要的模 态中性文 件(jobname.mnf)。在此过程中需注意下面4点: 单位系统,由于在ADAMS程序中可以处理不同的单位系统,所以MNF文件中必须包含 ANSYS分析 所 使用的单位信息,因此在运行宏命令ADAMS之前,必须使用命令/units来指定在 ANSYS分析中所 使用的单位系统是SI,CGS,BFT或BIN,如果您使用的不是上述四种单位系统,则可以 使用下面 的 命令: /units,user,<L>,<M>,<T>,<F> 其中L,M,T,F是SI单位系统与ANSYS 分析中所使用单位系统的转换因子。 外部节点，外部节点是ADAMS软件中的名词, 在ANSYS程序中即指柔性体与刚性体连结位置处的节点，用于在ADAMS所进行的运动 学分析中 连结柔性体与刚性体。一般来讲，一个关节位置只使用一个节点作为外部节点，如 果柔性体 的连结部位处为空心，则需在连结处创建一个节点作为外部节点，外部节点与其周 围的柔性 体节点一般使用刚性区域来定义。

simon21 · 发表于 2005-8-31 15:29

运行ADAMS宏之前只选择将作为外部节点使用的节点，在运行宏命令ADAMS之前只选 择作为外 部节点的节点，因为ADAMS宏会将此时选择的节点作为外部节点处理，因而此选择 步骤不可 缺 缺 少。 运行宏ADAMS，_NMODES生成ADAMS程序所需要的模态中性文件，模态中性文件.MNF 中包含了 柔 性体的质量，质心，转动惯量，频率，振型以及对载荷的参与因子等信息。 ANSYS与ADAMS接口示例 下面是一个在ANSYS中生成模态中性文件的例子： 生成模态中性文件的命令流 /title, ADAMS interface - simple connecting rod with constraint equations c*** This represents a connecting rod using the following features: c*** SOLID45 to represent the rod c*** constraint equations to represent the pin c*** MASS21 for the pin center /units,bin pi = 3.14159 /prep7 c*** define rod width, length and pin radii (all in meters) w=.015 w=.015 l=.225 r1=.0125 r2=.025 c*** convert to inches w=w*39.37 l=l*39.37 r1=r1*39.37 r2=r2*39.37 mp,ex,,2.1e9*1.45e-4 mp,nuxy,,.3 mp,dens,,7800*1.94e-3/12**3/12 ! convert to "pound_mass" inch-based slug c*** define pins et,2,21 r,2, .001*.06852,.001*.06852,.001*.06852 type,2 real,2 n,2000 n,2001,,,.225*39.37 e,2000 e,2001 e,2001 c*** define connecting rod - take into account pin radii et,1,45 type,1 real,1 n,1,-w/2,-w/2,r1 n,2,w/2,-w/2,r1 ngen,2,2,1,2,1,,w ngen,11,10,1,4,1,,,(l-r2-r1)/10 e,1,2,4,3, 11,12,14,13 egen,10,10,-1 c*** pins are rigid - use constraint equations cerig,2000,1 *repeat,4,,1 cerig,2001,101 *repeat,4,,1 c*** delete rotational CE's (to get clean run) cedel,4,6 *repeat,8,6,6 finish finish c*** select pin nodes and compute data for ADAMS interface nsel,s,node,,2000, 2001,1 adams,6 ! end of sample input test 在ADAMS软件中生成ANSYS所需要的载荷文件(.lod文件) 进入ADAMS程序，建立机械系统的刚性部件，读入模态中性文件.mnf以建立柔性体 的模型， 指 定柔性体与刚性体的连结方式，按实际情况定义载荷和边界条件进行机械系统的运 动学分析 。在分析完成后输出ANSYS软件所需要的载荷文件(.lod文件)。此文件包含了对应 于运动过 程 中不同时刻点柔性体的运动状态和所承受的载荷等信息(例如力,力矩，加速度，角 速度及角 加速度)。 下面是一个ADAMS生成的载荷文件，其中节点13001，13000为柔性体的外部节点， 即为柔性 体 与刚体的连结点 ! ! ******** A N S Y S ******** ! ****** LOADS DATA SET FRAGMENT ****** ! Load File Created From ADAMS Analysis ! Load File Created From ADAMS Analysis ! TO BE MERGED WITH ANSYS INPUT FILE! ! Created: 26 Sep 2000 17:19 ! Number of Load Cases: 101 ! Units: Mass = Kilogram ! Length = Meter ! Angle = Degree ! Force = Newton ! Time = Second ! ************************************* ! ! ! LOAD CASE = 1 ! TIME, 0.00000e+000 FDEL, ALL ACEL,-3.78853e+003,-4.30762e+003, 2.13066e-001 OMEGA, 7.46535e-003, 6.69963e-002,-4.25370e+003 DOMEGA,-2.66645e+003,-3.96341e+002,-4.58797e+006 LSWRITE F, 13001, FX, 2.55753e+002 F, 13001, FY,-5.22741e+002 F, 13001, FZ,-2.73710e-001 F, 13001, FZ,-2.73710e-001 F, 13001, MX, 2.96525e-003 F, 13001, MY,-1.12061e-002 F, 13001, MZ, 1.35740e-014 F, 13000, FX,-1.24434e+002 F, 13000, FY,-1.32538e+002 F, 13000, FZ,-1.17367e-001 F, 13000, MX,-2.90160e-002 F, 13000, MY, 2.44255e-002 F, 13000, MZ,-2.99116e-018 ! ! LOAD CASE = 2 ! TIME, 2.00000e-004 FDEL, ALL ACEL, 2.05750e+002,-2.25877e+003,-1.22499e-002 OMEGA, 5.64714e-004,-2.05841e-003,-4.30216e+003 DOMEGA,-1.57225e+000,-7.26424e+001, 9.98159e+004 LSWRITE F, 13001, FX, 3.55247e-001 F, 13001, FY,-4.43764e+003 F, 13001, FZ,-3.66397e-002 F, 13001, MX, 1.05492e-004 F, 13001, MX, 1.05492e-004 F, 13001, MY,-8.23146e-005 F, 13001, MZ, 5.27314e-007 F, 13000, FX, 1.46268e+001 F, 13000, FY, 4.06027e+003 F, 13000, FZ, 3.44604e-002 F, 13000, MX,-1.02612e-002 F, 13000, MY,-7.88922e-004 F, 13000, MZ, 2.02945e-010 ! ! LOAD CASE = 3 ! TIME, 4.00000e-004 FDEL, ALL ACEL, 4.02042e+002,-2.29575e+003, 5.15857e-004 OMEGA,-1.60213e-005,-2.24496e-005,-4.27698e+003 DOMEGA,-1.95136e-001, 8.10595e+000, 1.47297e+005 LSWRITE F, 13001, FX, 5.39541e+000 F, 13001, FY,-4.29034e+003 F, 13001, FZ,-2.73157e-002 F, 13001, MX, 8.24886e-005 F, 13001, MY,-1.01231e-004 F, 13001, MY,-1.01231e-004 F, 13001, MZ, 4.26752e-007 F, 13000, FX, 3.14285e+001 F, 13000, FY, 3.90741e+003 F, 13000, FZ, 2.73672e-002 F, 13000, MX,-1.02558e-002 F, 13000, MY,-1.64940e-003 F, 13000, MZ, 1.73532e-010 ! ! LOAD CASE = 4 ! TIME, 6.00000e-004 FDEL, ALL ACEL, 1.35650e+003,-4.42093e+003,-1.38789e-002 OMEGA, 6.84467e-004,-1.23780e-003,-4.22870e+003 DOMEGA, 2.06642e+001,-4.14856e+001, 5.32235e+005 LSWRITE F, 13001, FX, 1.50068e+001 F, 13001, FY,-3.84148e+003 F, 13001, FZ,-3.49372e-002 F, 13001, MX,-8.00959e-004 F, 13001, MY,-1.43919e-004 F, 13001, MZ, 3.74950e-007 F, 13001, MZ, 3.74950e-007 F, 13000, FX, 1.04005e+002 F, 13000, FY, 3.15002e+003 F, 13000, FZ, 3.60263e-002 F, 13000, MX,-2.13251e-002 F, 13000, MY,-6.06040e-003 F, 13000, MZ, 3.61989e-010 ! ! LOAD CASE = 5 ! TIME, 8.00000e-004 FDEL, ALL ACEL, 9.85164e+002,-2.75867e+003, 9.61651e-004 OMEGA,-2.58033e-006,-2.38005e-005,-4.17768e+003 DOMEGA,-1.72170e+000, 2.08520e+000, 3.43755e+005 LSWRITE F, 13001, FX, 1.49513e+001 F, 13001, FY,-4.14597e+003 F, 13001, FZ,-2.62448e-002 F, 13001, MX,-8.39990e-005 F, 13001, MY,-1.46065e-004 F, 13001, MZ, 4.21131e-007 F, 13000, FX, 7.80755e+001 F, 13000, FX, 7.80755e+001 F, 13000, FY, 3.69753e+003 F, 13000, FZ, 2.61245e-002 F, 13000, MX,-1.25697e-002 F, 13000, MY,-4.32105e-003 F, 13000, MZ, 2.25378e-010

simon21 · 发表于 2005-8-31 15:29

在ANSYS程序中进行应力应变分析 进入ANSYS程序，恢复在步骤一中所建立的柔性体模型，选择所有节点，从载荷文 件（.lod 文 件）中找到相应时刻的载荷并输入ANSYS，对柔性体进行应力应变分析。在分析完 成后即可 得 到柔性体的应力应变分布和其它感兴趣的结果数据。 分析示例 此模型为摩托车发动机活塞曲柄连杆机构。活塞上施加5Kn的力。其中连杆作为柔 性体考虑 连 杆，活塞和曲柄作为刚性体对待。 活塞连杆机构 步骤1：在ANSYS软件中生成柔性体模态中性文件 在ANSYS程序中读入柔性体的几何模型并对柔性体进行网格划分，在连杆两端的轴 心处各建 立 一个附加节点(外部节点),将外部节点与孔周围的节点当作刚性区处理，保存数据 库以备在 步 骤三中使用。选择外部节点（关节处的节点），运行ANSYS的宏命令ADAMS.MAC生成 模态中性 文件(flex.mnf),此模态中性文件包含了柔性体的质量、质心、转动惯量、频率和 振型等信 息 。 连杆的有限元模型图 步骤2：在ADAMS中生成ANSYS所需的载荷文件 在ADAMS中建立活塞、曲柄的模型，读入模态中性文件flex.mnf，指定好柔性体（ 连杆）与 活 塞，曲柄的连结方式，即可进行运动学仿真分析,在分析完成后输出ANSYS所需要的 载荷文件 flex.lod。 步骤3:在ANSYS中进行强度分析 在ANSYS中恢复连杆的数据库文件，选择所有节点，输入载荷文件flex.lod中相应 时刻的载 荷 ，可得到连杆中相应时刻的应力应变分布。 连杆中的Mises等效应力图 一个附加节点(外部节点),将外部节点与孔周围的节点当作刚性区处理，保存数据 库以备在

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