HyperMesh_Comsol_Adams刚柔耦合仿真分析方法及案例应用

一、写在文前  

二、Hypermesh多体动力学刚柔耦合方法

• 在Analysis面板中，点击bodies，创建body=support，type=PRBODY，props=support，之后点击creat，创建第一个刚性体支座零件。

• 创建body=crank，type=PRBODY，props=crank，nodes ID=25231，nodes是为了和其余部件进行连接。

• 创建body=block，type=PRBODY，props=block，nodes ID=25232。现在完成所有刚性体的创建。

• 同样需要在Analysis面板中，点击bodies，创建body=rod，type=PFBODY（此时是指柔性体），props=rod，点击elems选择连接杆的两个rbe2，或者输入单元ID号18795和18796。

• 设置柔性体模态属性，在上步面板中的CMS Method中选择Craig-Bampton，输入number of modes=10。

• 创建运动副之前，需要新建一个component存放运动副，component的name=joints。
• 点击面板中的mesh-creat-1D Element-Joint，创建运动副。joint type=fixed，node ID=25313作为第一个点，node ID=25543作为第二个点。创建支座和大地的固定副。

• joint type=revolute，node ID=25472作为第一个点，node ID=15124作为第二个点。在坐标系的选择中输入x=0，y=0，z=1，定义z轴作为旋转轴。创建支座和曲柄的旋转副。

• joint type=revolute，node ID=25229作为第一个点，node ID=25231作为第二个点。在坐标系的选择中输入x=0，y=0，z=1，定义z轴作为旋转轴。创建曲柄和连接杆的旋转副。
• joint type=revolute，node ID=25230作为第一个点，node ID=25232作为第二个点。在坐标系的选择中输入x=0，y=0，z=1，定义z轴作为旋转轴。创建连接杆和滑块的旋转副。
• joint type=translational，node ID=14519作为第一个点，node ID=25228作为第二个点。在坐标系的选择中输入x=1，y=0，z=0，定义x轴作为移动方向。创建滑块的移动方向。

(7) 提交计算

(8) 可以在后处理结果中查看位移云图及应力云图，可以看到连接杆作为柔性体，可以观测到其应力变化情况。

• 优点：一个软件就可以实现刚柔耦合分析，不用和其它软件进行联合；刚柔体创建方法简单；
• 缺点：运动副创建比较复杂；所有零部件均需要画网格；驱动施加不够便利；接触创建不够方便；参数设置需要精准，不然无法仿真。

三、Comsol多体动力学刚柔耦合方法

（1）刚性体设置为刚性域，柔性体需要创建连接件。

（2）创建运动副。

（1）选择多体动力学模块，稳态研究。

• 点击物理场—域—刚性域，将crank、support、block分别创建刚性域并选择相应的区域。

• 点击物理场—边界—连接件，将连接杆的两端安装孔边界设为连接件，即此处认为连接杆是柔性体，安装孔边界为柔性体和刚性体连接处。

• 固定副：右键刚性域support，创建固定约束，为支座和大地间的固定连接。

• 铰链关节：选择物理场—全局—铰链关节，分别创建support—cack，crack—block，crack—rod，三个铰链关节（旋转副），并选择全局坐标系的Z轴作为旋转轴。

• 创建驱动：右键刚性域block，选择指定位移/旋转。指定旋转中心位移：U0x=12[mm]，其余选项均设为0，指定旋转：约束旋转，三个选项均勾选。

（5）计算并查看结果

• 优点：可直接与其它模块进行多物理场耦合；操作十分简单；建模过程十分便利。

• 缺点：所有零部件均需要画网格，网格质量影响计算收敛；运动副不够全面；驱动创建不够灵活。

四、Adams多体动力学刚柔耦合仿真方法

• 仅使用rod网格模型，采用OptiStruct模块，赋予连接杆rod材料，此处需要注意的是，密度为了和Adams中保持一致，需要增大1000倍。

• 在连接杆两端孔的位置创建rbe2，用于在Adams中创建运动副。

• 创建Load Collectors：name=CMS，card image=CMSMETH，NMODES=20。

• 创建Load Collectors：name=ASET

• 创建Analysis：Load types=constraints，选择constraints=ASET

• 选择Analysis—constrains，将连接杆的孔节点都选中并约束6个自由度，load types=ASET。

• 设置control cards，DTI_UNITS=KG，N，mm，s；Global_case_control>CMSMETH=CMS；Global_output_request>strain,stress；OUTPUT>ADAMSMNF=YES；TITLE=your_name

• 计算：run options=analysis，即可输出MNF文件

• 导入创建好的连接杆MNF文件。

• 创建运动副：分别创建固定副、旋转副、移动副，创建位置与上述其它方法相同。

• 创建驱动：在移动副上创建滑块的平移驱动，并给定移动位移函数。

• 计算并查看结果。

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