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Adams技巧 | 应用Adams/Flex处理模态中性文件(上篇)

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1概述

Adams/Flex是Adams软件的一个附加模块,使用模态综合法,将有限元软件模态分析文件融入至整个系统级仿真,以更高精度预测载荷和研究部件变形,获得更逼真的仿真效果,提供了对机构进行更进一步分析的平台,实现了部件强度和设计成本之间的平衡;同时,仿真结果如零部件应变、载荷时间历程以及振动频率等都可以用于应力、疲劳、噪音和振动等后续分析。

尽管Adams/Flex常与Adams/Solver一起使用,但也提供了单独且易于使用的界面,应用此界面可对大型MNF文件的内存进行优化,从而实现更快速的刚柔耦合联合仿真,也可去除影响不大的模态,进而大幅提升仿真效率。
另外,MNF文件无法使用常规编辑软件查看具体内容,难以追本溯源。因此Adams/Flex为用户提供了一个可以查看MNF文件的平台,此平台2021年新推出柔性体直接编辑功能MNF Editor,可以直接修改MNF文件主节点坐标和质量/刚度矩阵,便于快速响应设计。

2应用Adams/Flex界面优化MNF文件

Adams/Flex优化选项包含单位、格式、精度、不变量、模态应力和应变、仅刚体MNF、自动及手动网格简化等,如图1,右键单击MNF or MD DB Input File输入框,选择需要优化的MNF文件,MNF or MD DB Output File 输入框填写优化后MNF文件名称及工作目录,点击按钮,工作目录生成优化后的MNF文件。

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图1 Flex优化界面

2.1 Invariants不变量

设置计算和保存在MNF文件中的惯性不变量。

  1.  Fast Set:部分耦合;
  2.  Full Set:计算和保存所有的不变量;
  3.  None:不保存任何不变量,每次写出矩阵文件时,Adams/Solver 重新计算所需要的不变量。
2.2 Units单位

Adams/View和Adams/Solver使用 SI单位(m/kg/N/s)为其内部单位。

  1. Original –保留MNF文件当前单位,如果当前单位与SI单位不同,Adams/Flex在执行不同的操作时必须执行单元比例缩放,这将显著降低性能;

  2.  SI –将MNF文件当前单位转化为SI单位,如果原始单位与SI不同将可以提高性能。

2.3 Formatting格式
  1.  Platform specific:去除MNF文件与平台 独立所需要的额外编码。如果MNF不会被转移到其他平台,可使用该选项;
  2. Standard portable:保留MNF文件与平台 独立所需要的额外编码。

2.4 Precision单双精度
  1.  双精度:缺省选项,MNF文件中存储的数据为双精度;
  2.  单精度:使用单精度生成MNF文件,文件大小减少50%,可以加速从MNF文件获得信息的进程。例如,柔性体的动画显示及创建MTX文件。
2.5 Stress and Strain Modes应力和应变模态
如果生成MNF文件时,从有限元程序请求应力(应变)恢复,MNF文件将包含每阶模态的节点应力(应变)矩阵。可以指定MNF文件存储应力(应变)矩阵的方式,特别是对于未从有限元程序请求输出应力(应变)的节点。
  1. Sparse –优化MNF仅存储保留在优化MNF文件中且原始MNF中存在应力(应变)节点的应力(应变)。如果一个节点在原有MNF文件中的应力(应变)值为零,并且该节点保留在优化MNF文件中,则将零写入优化MNF文件;

  2. Full –优化MNF将存储保留在优化MNF中所有节点的应力和应变。对于没有应力(应变)值的节点,优化的MNF存储为零;
  3. Remove zero entries –MNF仅存储优化MNF中存在的节点的非零应力(应变)。如果MNF应力(应变)模态有多个零,则此选项可以显著减小MNF的大小。

2.6 Rigid-only MNF仅刚体MNF

Rigid-Only MNF将创建一个缩减的MNF文件,该MNF只包含足够的信息构建刚性化的柔性体。使用此MNF,将无法使用Constant, Partial,或Full模态方程构建柔性体,但在装配和验证模型时,使用它可能会很方便。当确定使用柔性体时,可以轻松地用完整的MNF替换为缩减的MNF。

2.7 High- Pass and Low-Pass Frequency Filter高通与低通频率

默认情况下,模态中性文件频率保持在-1.0至1.0E 08HZ范围内,Flex允许指定环境变量MDI_MNFWRITE_OPTIONS高通和低通选项更改MNF的频率范围。

2.8 Mesh Simplification网格简化

网格简化分为自动和手动两种方式。

自动网格简化方式允许用户设置“移除内部几何”,“优化模态载荷节点”,“应用网格自动粗化算法”自动优化MNF文件。
  1. Remove Internal Solid Element Geometry(移除内部几何形状):MNF Optimizer将删除内部几何形状,显著减小MNF文件大小,Adams View的图形性能将得到极大提升;

  2. Optimize Modal Load(MFORCE) Nodes(优化模态载荷节点):运行MNF优化器删除已定义模态载荷的节点,默认情况下,将保留所有模态载荷节点;

  3. Apply Mesh Coarsening Algorithm应用网格自动粗化算法:支持设置Mesh Resolution(网格分辨率)和Face Smoothing(面光滑)、设置Remove Collinear Points(移除共线节点)和Preserve Stress and Strain Modes(保留应力应变模态),允许填写Retain Node List(保留节点列表),详细解释可参考Adams Help。

勾选Remove Internal Solid Element Geometry,运行优化功能后,在工作路径文件夹生成新的MNF文件。可对比查看两个MNF文件的一阶模态节点坐标差异,如图2。

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图2自动网格优化前后MNF文件差异

手动网格简化方式即定义网格草图去除MNF文件中多余的节点细节。图3为Sketch File(草图文件),包含一系列面及特定的节点,解释如下:
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图3 Sketch File信息内容及解释

在Apply Sketch File对话框中右键选择某Sketch File,如图4。
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图4 选择Sketch File

应用浏览器查看对比优化前后MNF文件Element Face的信息差异,如图5。

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图5 查看手动网格优化前后MNF文件差异

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首次发布时间:2021-10-08
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