CAE软件操作小百科（51）

陈洁

1 如何使用Adams创建柔性体？

Adams是结合柔性体和刚体模型进行动力学分析的软件。使用Adams分析柔性体动力学，并建立柔性体有3种方法：一是离散柔性连接杆;二是利用Adams/AutoFlex模块直接在Adams/View中生成模态中性文件（model neutral file， MNF），该方法只能生成简单柔性体，如杆和圆柱等;三是使用其他有限元软件（如ANSYS、Nastran、HyperMesh等）划分网格、计算模态、生成MNF，再导入Adams建立柔性体。第一种方法属于离散式柔性体方法，将构件离散成梁单元模拟实际变形，其实质仍是刚性连接，因此只适用于简单构件。后2种方法属于模态式柔性体方法，通过划分网格和有限元方法计算构件的自然频率和对应模态，对模态进行线性叠加模拟柔性体变形，因此只适用于线性变形。

通过有限元软件生成MNF并导入Adams创建柔性体的方法使用较为广泛，有3种软件可以生成MNF柔性体文件，分别是Patran/Nastran、ANSYS和HyperMesh。

2 如何使用Patran/Nastran生成MNF柔性体？

利用Patran建立模型并划分网格，定义材料属性，材料参数的单位与Adams选择的计算单位一致。建立RBE2的MPC点，在Patran中定义外部节点，将MPC点加入DOF List，并选择全部自由度，参数设置窗口见图1。在Patran中定义Nastran分析参数。定义Adams的模态中性输出，见图2;选择GpStress和GpStrain，输出含有应力信息的MNF，其中Num.Shapes of Adams是Nastran分析的模态阶数，不小于EIGRL要求的模态+6+load case的总量。

指定输出的模态数，Number of Desired Roots为Nastran的EIGRL指令;设定Nastran计算输出结果，选择Gird Point Stresses，见图3;点击Apply后生成bdf文件。在Nastran中提交Patran生成的bdf文件进行计算，可生成MNF、out、xdb等文件。MNF文件为Adams的柔性体格式;out文件为OP2格式，用于Fatigue分析;xdb为XDB格式，只包含EIGRL要求的模态。Adams可以直接导入MNF生成柔性体。

3 如何使用ANSYS生成MNF柔性体？

通过ANSYS与Adams接口可实现利用ANSYS生成柔性体构件的目标，运行adams.mac宏命令可生成MNF，其中ANSYS与Adams接口有3种连接方法。

3.1 刚性区域法

首先，利用ANSYS建立柔性体模型并建立单元，一般包含构件3D单元和MASS21单元等2种单元。MASS21单元只用于连接点单元。然后，创建连接点（keypoints）并赋予MASS21属性即可。最后，建立刚性区域，即连接点和接触面上的所有节点。在ANSYS中，连接点为主节点，接触面上的节点为从节点，可分别建立Component，组装成一个Assembly。

进行MNF输出设置。首先，设置分析类型，抽取模态数和选取主节点;然后，保存并创建Adams的导出文件，即可输出MNF;最后，在Adams中直接导入MNF创建柔性体，进行后续仿真。

刚性区域法使用约束方程连接结构和接口，力分布在接触面上。MASS21单元使接口有6个自由度，因此可以传递力矩，但设置过程比较繁琐。

3.2 蜘蛛网法

在建立的接口处直接创建节点，无须创建MASS21单元，用直接创建的节点和对应的接触节点创建梁单元（BEAM188）。蜘蛛网法使用三维蜘蛛网型梁连接结构和接口，力分布在接触面上，梁单元提供6个自由度，因此也可以传递力矩。

3.3 梁单元法

在建立的接口处创建节点，然后将该节点与某个节点创建梁单元。梁单元法使用梁连接结构和接口，力施加在节点上，并且没有转动自由度，因此不能传递力矩，不推荐使用。

利用以上方法创建节点后，运行ANSYS的Adams宏命令即可生成MNF。输出MNF命令包括Adams和nModes输出模态数目、KStress应力应变输出开关等。MNF中包含柔性体质量、质心、频率、振型、对载荷的参与因子等信息。

4 如何使用HyperMesh生成MNF柔性体？

第一种方法是先生成h3d文件，再将其转化为MNF。HyperMesh只保留网格材料属性，单位与Adams中一致。首先，使用MotionView中的flex prep选择所需文件并设置参数，使用OS输出柔性体文件，指定界面点，勾选柔性体中需要显示的应力、应变结果以及单位设置，并生成h3d文件;然后，使用flex prep，选择translation of flexbody files和转化方法选项，选择h3d文件并保存，将h3d文件转换为MNF。

第二种方法是使用HyperMesh直接生成柔性体MNF。第一步，建立网格、材料和单元属性卡片。第二步，创建名为ASET的Load collectors定义模态，设置CMSMETH卡片和定义模态综合法，其中CB和GG方法为MBD模态计算方法，CBN、GUYAN方法为多体模态计算方法。第三步，创建约束，设置ASET卡片和load type，将constraint设为ASET，用constraint进行自由度约束。第四步，创建载荷步，设置控制卡片，在Control Cards面板中设置应力应变位移等结果输出，在DTI UNITS处设置柔性体单位，OUTPUT选择ADAMSMNF輸出MNF。第五步，建立一个Loadsteps，选择generic类型，提交求解得到MotionView的MNF文件。

（摘自同济大学郑百林教授《CAE操作技能与实践》课堂讲义）