Rigid Dynamics 中引入柔性体的算例

wgm096350

Workbench提供Rigid Dynamics模块以实现多刚体系统的动力学仿真。刚体动力学仿真有其局限性，主要体现在：

1、无法得到部件的应力分布

2、对于存在过约束的并联机构，无法得到正确的关节约束反力

为了得到部件的应力分布或者得到正确的关节约束反力，必须放弃部件为刚体的假设，将部件设置为柔性体。遗憾的是Rigid Dynamics模块中不支持柔性部件！所以对于既有柔性体又有刚性体的多体系统，一般的做法是使用Transient Structural模块进行分析。对于具有大范围刚体运动的多体系统，使用Transient Structural进行分析是相当耗时的，原因是Transient Structural内部是基于大范围运动、大应变的有限元分析理论的。多体系统虽然具有大范围的刚体运动，但是部件的应变往往是比较小的，对于这种特殊系统有没有更快速的分析方法呢？答案是肯定的，这就是我们这里要介绍的Condensed Part技术。

先用一句最简单的话来概括一下什么是Condensed Part技术：Condensed Part实际上就相当于ADAMS中的MNF文件。二者都是利用部件的模态信息将部件的柔性引入到多体系统中。

接下来以曲柄-连杆-滑块机构为例来进行说明。图 1所示曲柄-滑块机构中，曲柄以如图 2所示的角度历史进行运动，此外还有重力载荷。我们关心的是连杆的应力分布，所以必须将连杆设置为柔性体（Condensed Part），图 3-10是具体的设置流程

图 1 曲柄滑块机构

图 2 曲柄角度变化历史

图 3 步骤1

图4 步骤2

图5 步骤3

图6 步骤4

图7 步骤5

图8 步骤6

图9 步骤7

图 10 步骤8

然后即可开始进行分析。我们将这种方法得到的应力结果与采用Transient Structural方法得到的计算进行对比，图 11为瞬态结构分析2s末的Mises应力分布，图 12为刚体动力学分析2s末的Mises应力分布，二者最大值误差为1.5%。Mises应力云图有一些差别。图 13为0-2s内两种分析得到的最大Mises应力时程曲线，吻合较好。表格 1为二者耗时对比，可见使用相同的单元、节点数目下，带Condensed Part的Rigid Dynamics可以大幅提高计算效率。

图 11 使用瞬态机构分析得到的连杆应力（2s末）

图 12 使用刚体动力学分析得到的连杆应力（2s末）

图 13 两种方法得到的Mises应力最大值时程曲线

表格 1 两种方法的耗时比较

	Transient  Structural	Rigid  Dynamics+Condensed Part
计算时间/分钟	19	5

最后附上workbench 18.2的模型文件，

hustmse1

不错`，楼主辛苦了:D:D:D:D:D:D:D:D

wgm096350

hustmse1 发表于 2018-12-19 14:46
不错`，楼主辛苦了

这玩意貌似不大靠谱，今天测试了个别的算例，相差十万八千里