如何在ADAMS.docx

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如何在ADAMS

如何在ADAMS 中建模分布力系

在ADAMS中，可以方便的在刚体上施加集中力和集中力偶，但是对于分布力系的建模却并不那么容易。

实际上，如果分布力系的施加对象是刚体，可以按照力的平移定理，在刚体上选中一个点，把所有的力向此点移动，从而形成一个汇交力系和力偶系，进一步简化成为一个力和一个力偶。

而ADAMS已经提供了施加集中力和集中力偶的方法。

所以，如果是刚体上有分布力系的话，建议直接简化成集中力和集中力偶，再施加到简化中心即可。

但是，有时候我们做的是刚柔耦合仿真，而在柔性体上有分布力系的作用。

而我们知道，对于柔性体而言，分布力系是不能使用力的平移定理进行简化的，此时，必须用分布力系来表示。

那么，如何在柔性体上施加分布力系呢？

ADAMS提供了三种方法来对柔性体施加分布力系，其中使用模态中性文件最为简洁，本文举一个简单的例子来说明此问题。

一个双曲柄机构由三根几何尺寸相同的杆件组成。

每根杆件长为324mm，宽25mm,厚度为10mm。

杆件与杆件，杆件与地面之间均用转动副连接。

现在BC杆（需要用柔性体建模）施加一个竖直向上的三角载荷，要对这个系统进行建模。

在ADAMS中使用模态中性文件建模柔性体及分布力系，需要以下几个步骤：

（1）在FEM软件中创建柔性体的有限元模型，并导出为mnf文件。

（2）生成载荷文件。

（3）在ADAMS中创建刚柔耦合模型，并施加模态力。

（4）仿真。

上述步骤中，第

（1）步在前面的一篇博文《基于ANSYS-ADAMS的刚柔耦合仿真》中提到过，本文直接使用其结果。

第

（2）步相对麻烦一点，它需要首先按照ADAMS规定的格式生成一个载荷文件，然后再使用MNFLOAD这个工具关联模态中性文件和载荷文件。

第（3）步则与一般的刚柔耦合仿真相仿，唯一的特点在于填好一个施加模态力的对话框。

第（4）步则不用多说。

下面进行详细叙述。

（1）在FEM软件中创建柔性体的有限元模型，并导出为mnf文件。

本文在ANSYS中生成柔性体的MNF文件，并导出为file.mnf.其过程与《基于ANSYS-ADAMS的刚柔耦合仿真》中生成模态中性文件完全一致，这里不再赘述。

生成的模型如下

最后导出的文件是file.mnf。

为描述方便起见，把该文件拷贝到C盘根目录下

下面进入第二步，也是最重要的一步。

（二）生成载荷文件。

该步骤的目的是，生成与上述柔性体相关联的载荷文件，说的更直白一点，就是要确定在上述有限元模型中，哪些点上施加多大的力。

该步骤包括两个过程：

首先生成节点载荷文件；然后使用ADAMS提供的MNFLOAD这个工具关联MNF文件和节点载荷文件。

（2.1）生成节点载荷文件。

（2.1.1）在ANSYS中找到载荷的施加线上的所有节点。

（这里为简单起见，只是把分布载荷施加在柔性杆的一条边线上）

现在我们准备把分布力系施加在如下图所示的红色线上。

（只是为了说明技术，并不求完全正确）

所以我们首先选中该线

再选中该线上所有的节点

（2.1.2）列表显示该线上所有节点，并存为temp.txt文件。

首先列表显示上述所有节点。

注意是按照X坐标排序，且只查看坐标。

得到的结果如下（部分结果）。

该结果是按照X坐标从小到大的顺序来排列节点的，我们这样排列的目的是为了后面好给这些节点按照其坐标加力。

把该结果保存为temp.txt文件。

现在C盘根目录下有两个文件

（2.1.3）处理temp.txt文件

temp.txt文件中间有一些表头是不需要的（下面红色方框内的部分），需要删除

最后得到只有节点坐标数据及一行表头的文件如下

（2.1.4）用EXCEL导入temp.txt，并进一步处理数据。

打开EXCEL，并导入该temp.txt文件。

删除Y和Z坐标这两列。

把第一个节点的X坐标变成0，其他节点的X坐标都减去第一个节点的X坐标。

具体说来，就是在C2列编辑一个公式，说明C2的大小是B2减去一个值，该值正好是B2中的大小。

然后用此方式填充C列的其它单元格。

现在，C列就对应着当以1980节点为坐标原点时，各个节点的横坐标。

（2.1.5）对所有节点施加载荷。

按照三角载荷的公式，对于每一个横坐标为X的节点，其载荷集度的大小为

这里,X是某节点的横坐标，L是杆件的长度，这里是324mm,而q是终点的载荷集度，这里是2N/mm.

但是在ADAMS中，给每个节点施加的是力而非载荷集度，因此，这里需要给每个节点施加的力是

这里d是两个节点之间的距离平均，这里取为3.3mm.这就是说，首先假设N号节点左右半单元长度范围内的载荷均匀分布，且与N号节点一致，然后把该区域内的分布载荷乘以其作用长度后变成集中力，并把该力施加到N号节点上。

显然，这里是有近似的。

如果要结果很精确，细分单元就可以了。

在这里，节点在x方向的距离基本上是3.3mm，因此这里d=3.3mm.

所以，最终的公式是

这样，接着在D2单元格输入公式如下

并对D列余下的单元格按照同样的方式填充数据

现在各个节点对应的节点力已经计算好了。

（2.1.5）整理EXCEL文件格式，得到与载荷文件相匹配的形式。

首先把A列和D列的数据拷贝到SHEET2中，注意只粘贴其值。

然后按照ADAMS所要求的格式，在此二列中插入FY这个符号，结果如下

并删除第一行

（2.1.6）另存该EXCEL文件为file.txt。

同样保存在C盘根目录下

（2.1.7）编辑file.txt.

在第一行前面加上如下一行

这里%---是说开始定义一个新的载荷工况；C---是说施加的是载荷，后面的JUSTFORTEST是我随便写的一句话，大家可以改成自己喜欢的标题。

该文件是ADAMS所认识的载荷文件，它实际上说明每个载荷在Y方向上施加多少力，下面马上就要被调用。

到现在为止，我们可以看到C盘下有三个文件

（2）关联节点载荷文件与模态中性文件，生成新的模态中性文件。

（2.1）调出命令窗口。

从WINDOWS操作系统下调出命令窗口，并进入到C盘根目录下

（2.2）输入命令并运行

输入以下命令

adams2013flextkmnfloadfile.mnfnew.mnffile.txt

这里

adams2013---是说请启动adams2013

flextk----是说启动adams2013的flextk模块

mnfload----是说请进一步调用mnfload工具，该工具用于把载荷施加到有限元模型上

file.mnf---就是我们前面用ANSYS创建的MNF文件。

new.mnf------是该命令执行完毕后生成的MNF文件，该文件已经把载荷与有限元模型关联好了。

file.txt----就是我们刚刚生成的载荷文件。

该命令执行时出现了一堆提示信息

最后出现了DOS提示符

执行成功。

关闭该命令窗口。

（2.3）查看结果

重新看C盘下的文件

现在多出一个new.mnf文件，该文件我们马上就要用到。

（3）在ADAMS中创建刚柔耦合模型，并施加模态力。

（3.1）打开ADAMS，并设定单位。

（3.2）创建柔性模型（连杆）。

注意我们读取的是new.mnf文件，而不是别的什么文件。

OK后看到该连杆已经创建。

（3.3）创建曲柄。

另外两个曲柄用刚体创建。

在创建时选择好尺寸

先创建一根，再复制一根。

注意在创建时，曲柄的上端点应该是与连杆的标志点相连的。

（3.4）创建运动副。

创建四个转动副。

（3.5）施加分布力系。

选择模态力按钮

打开对话框

填充柔性体的名称以及载荷工况名。

当选择好柔性体后，在loadcase中自动出现JUSTFORTEST这种工况，而在scalefunction中是对载荷进行放缩的，这里不放缩。

ok后就施加了分布力系。

我们可以看到该柔性体上多了一个分布力系的符号。

（3.6）忽略重力。

为了只考查分布力系的作用，现在忽略重力。

（4）进行仿真。

仿真1秒，50步，查看结果。

[小结]

∙        如果是在刚体上施加分布力系，请直接转变成集中力和集中力偶建模。

∙        如果是在柔性体上施加分布力系，则可以考虑用模态中性文件的方式来处理。

∙        生成MNF文件的方式，来