案例 | Ansys Motion等速万向节刚柔耦合动力学仿真方案
传统多体软件对于节点柔性体的刚柔耦合分析，需外接有限元求解器来求解结构变 形，因此用户体验割裂感较强，且额外的有限元求解器也增加了实际成本。Ansys Motion集成了多体求解器和基于有限元柔性体的结构求解器，将刚体和不同类型柔性体结合在同一系统中，求解中结合全局坐标系和相对坐标系概念，让刚柔耦合仿真达到以前难以实现的便捷程度。
Ansys Motion 支持节点柔性体和模态柔性体，对求解大自由度、大变形、非线性材料（超弹性材料）、高速运动以及边界条件发生剧烈变化的非线性接触问题有独特优势，Motion 针对不同应用场景开发多个接触模型（刚体-刚体，刚体-柔性体，柔性体-柔性体），利用隐式积分算法和专用于刚柔混合系统定制的稀疏矩阵，在求解非线性问题时保证了仿真结果的稳定和精度，完善的解决了传统动力学分析仿真结果收敛困难的痛点。本文将介绍利用AnsysMotion进行等速万向节模型动力学仿真，重点介绍在motion中建立万向节模型的刚柔耦合动力学模型的步骤，在同一系统中同时使用节点柔性体和模态柔性体，从而提高求解效率。利用Ansys Motion建立等速万向节动力学模型
目前，AnsysMotion有两个版本可使用，一个是在workbench平台Mechanical界面下运行，另一个是Motion独立版本，用户可根据习惯选择熟悉版本，本文以Motion独立版为例进行介绍。
SpaceClaim功能区集成Ansys Motion几何模型接口，可以将几何模型导入/替换Motion pre中的模型，可以自动打开Motion独立版界面。几何模型修改，边缘可能会产生意想不到的噪音，可能会对球和内/外滚道之间的接触产生不良影响。
2.2 仿真场景
本次分别建立全刚体模型和刚柔耦合模型进行动力学分析，全刚体和刚柔耦合模型，根据柔性体节点数量，其在求解时间上差别很大，用户可根据需要选择适合的类型。如下所示，case1为全刚体模型，case2将保持架设为节点柔性体，case3将保持架，内滚道节点柔性体，将输入轴设为模态柔性体，考虑其变形和应力情况。
Mechanical环境中的contact对应的独立版中的BASE，Target对应Action ;
Case1. 全刚体接触模型
- facet尺寸对接触计算有较大影响，需保持表面网格均匀光滑。但是，过细的表面网格会增加检测接触面的时间。
- NURBS:的非均匀有理B样条曲线曲面（Non-Uniform RationalB-Splines）
Case2. 刚柔耦合接触模型（保持架）
节点柔性体和模态柔性体比较
Case3. 刚柔耦合接触模型（保持架+内滚道+轴）
接触参数设置
2.4 Constraint and Joint
- 保持架，滚珠，外滚道与内滚道之间通过定义部件接触传递运动；
- 如下图所示，在模型中添加移动副，圆柱副，等速万向节和标量力；
2.6 仿真结果
Motionpost是非常强大的专用后处理
Case 1：全刚体模型
4#滚珠与内/外滚道之间接触力
保持架与内/外滚道之间接触力
Contourrange has changed: Min: 0 ~Max: 200Mpa
Case3. 刚柔耦合接触模型（保持架+内滚道+轴）
本案例以等速传动轴为例，利用ansysmotion对等速万向节模型进行动力学建模，分别进行全刚体模型，刚柔耦合模型动力学分析，详述具体设置步骤和接触建模方法。 Ansys Motion为新一代专业刚柔耦合多体动力学分析软件，可以在同一系统中同时建立刚体和柔性体模型，拥有独立motion求解器，针对不同应用场景，提供多种接触模型，对求解大自由度，高速运动，非线性接触问题优势明显。
Ansys Motion同时支持节点和模态柔性体，并可以自由选择，节点柔心体适合大变形，非线性材料，整体和局部变形，适合所有类型柔性体，求解时间长；模态柔性体利用模态坐标适合求解小变形，线性问题，求解效率高。
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