【案例教程】Adams面力加载对多体仿真的延伸

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会用Adams软件的人都听说过刚柔耦合分析的概念，都知道是MNF文件撮合FEA与MBD走到了一起，但初学者很少有人意识到模态力在其中发挥的作用。如果掌握了模态力这一功能，再回头来看刚柔耦合分析的话，你会发现模态力是FEA与MBD完美融合的重要媒介。

模态力是借助模态中性文件(MNF文件)把有限元模型中作用在节点上的载荷施加到Adams软件中柔性体上的一个功能。试想一下，柔性体本身受随时间变化的面载荷作用时，预应力模态方法还能否适用？模态力的存在为风载、水流等随时间或其它变量影响的载荷作用到Adams的刚柔耦合分析中提供了条件。

本文旨在介绍模态力的创建流程和创建过程中的一些注意事项，至于这一功能的应用需要各位读者根据自己的实际问题来具体考虑。

模态力的创建流程包括如下几个步骤：

1) 创建MNF文件和载荷文件

MNF文件由FEA软件生成，不能直接包含载荷信息。要生成带有载荷信息的MNF文件需要事先准备好原始的MNF文件和载荷信息文件。原始的MNF文件生成流程不是介绍的重点，请自行掌握。载荷文件需要用户在有限元模型文件的基础上手动编辑。先在有限元前处理里创建好初始的载荷，然后生成模型文件，Nastran对应bdf文件，Ansys对应cdb文件（使用cdwrite命令生成），找到模型文件中载荷信息部分，然后手动改成需要的格式，具体如图1所示。

图1 手动编辑载荷信息文件

从模型文件中找到节点编号和对应的载荷数值列，然后改成图1中右侧文本文件的格式。第一列是节点编号，第二列是载荷作用方向（图中显示的是Z方向，如果是X方向写成FX，如果是Y方向写成FY），第三列对应载荷数值。载荷文件中第一行是工况标记行，由“%C”开头（如果采用其它类型的载荷还有与之对应的写法，如%PC、%M等，用法类似，如有需要请自行检索相关资料。），后跟工况名称。载荷信息文件中可包含多个工况，后续导入Adams中可以每个工况单独考虑，也可以多工况同时作用。编辑好载荷信息文件后保存到与MNF文件相同的文件夹，扩展名写成“.loads”。

2)创建包含载荷信息的MNF文件

通过开始菜单启动Adams命令行，Win/所有文件/MSC.Software/Adams x64 201X/Adams Command Prompt。打开后先将工作路径修改到存有MNF文件和LOADS文件的文件夹。然后键入创建包含载荷信息的MNF文件的命令。启动命令行后需要输入的全部命令见图2。

图2 生成包含载荷信息的MNF文件

3) 将新生成的MNF文件导入Adams并添加模态力

先将MNF文件导入Adams，然后通过模态力选项把载荷加到柔性体上，过程如图3所示。

图3 Adams中创建模态力的流程

创建模态力的过程中可以指定放缩函数（Scale Function），可以通过输入函数来将作用载荷定义成随时间或其它变量变化的形式，如果是恒定载荷直接输入数值1即可。另外在定义模态力的界面还可以选择工况（Load Case），选择之前编辑载荷文件时设置的任意一个工况，如果想考虑多工况只需在Adams界面再创建模态力并选择其它工况即可实现工况的叠加。每个模态力只能采用统一的放缩函数，可以通过多个模态力为每部分载荷单独定义放缩函数，这大大扩展了模态力的灵活度。

将上述模型施加约束，然后做一个静力分析，结果显示如图4所示。