第 25 卷 第 3 期 　　　　　佳 木 斯 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) 　　 　2007 　年 05 月 　　　　　Journal of Jiamusi University (Natural Science Edition) 　　 Vol. 25 No. 3 May 　2007 文章编号 :1008 - 1402 (2007) 03 - 0370 - 02 ADAMS 柔性体建模方法的研究 栾锡富 (佳木斯大学机械工程学院 ,黑龙江 佳木斯 154007) ①摘 　要 : 　介绍 ADAMS 柔性体基本理论及在 ADAMS 中调入柔性体的几种方法 ,其中重点介绍了在 基于 ADAMS 的虚拟样机中引入柔性体的理论及方法 ,并分析比较了不同方法的特点 , 指出用 ADAMS 软 件柔性化方法进行设计研究的重要意义. 关键词 : 　柔性体 ;ADAMS ; 模态中性文件 中图分类号 : 　TP391. 29 　　　　文献标识码 : 　A 0 　引 　言 机械系统中的柔性部件对系统的动态特性有 很大的影响 ,过去分析时建立的模型 ,其构件都是 属于刚体 ,在作运动分析时不会发生弹性变形. 而 实际上 ,机构受力后会有较大的变形. ADAMS 软件 是著名的机械系统动力学仿真分析软件 ,分析对象 主要多是刚体 ,但 ADAMS 提供了柔性体模块 ,运 用该模块可以实现柔性体运动仿真分析 ,以弹性体 代换刚体 ,可以更真实地模拟物体的运动. 1 　ADAMS Flex 柔性模块 1 ADAMS Flex 是 ADAMS 软件包中的一个集成 可选模块 ,它提供 ADAMS 与有限元分析软件 AN SYS ,NASTRAN ,ABAQUS 之间的接口. 利用此模块 可以考虑物体的弹性 ,在模型中引入柔性体 ,从而 提高系统仿真的精度. ADAMS Flex 是采用模态柔 性来表示弹性的. 其基本思想是赋予柔性体一个模 态集 ,采用模态展开法 ,用模态向量和模态坐标的 线性组合来表示弹性位移 ,通过计算每一时刻物体 的弹性位移来描述其变形运动. ADAMS Flex 中的柔性体可采用 (MNF) 来描 述 ,该文件是一个独立于操作平台的二进制文件 , 它包含以下信息 : 几何信息 、结点质量和惯量 、模 态 、模态质量和模态刚度. 如果是有限元专家 ,可以 自己将有限元结果写成模态中性文件 ,但更可行的 方法是利用 ANSYS ,NASTRAN ,ABAQUS 等商品化 有限元软件包进行分析后将结果转换成模态中性 . 一旦创建了模态中性文件 ,就可以将它输 Solver 中 ,建立相应零 文件 2 入到 ADAMS 件的柔性体. 具体的操作流程如下 : View 或 ADAMS 图 1 　ADAMS 柔性体建模流程 导入中性文件 MNF 生成的柔性体模型最大的 缺点就是很难定义作用力 ,只有当柔性体是主动 (施力) 物体时才能在其上施加下列作用力 :具有六 个分量的广义力向量 、具有三个分量的力向量 、具 有三个分量的力矩向量. 如果柔性体是被动 (被加载) 物体 ,则可以通过 在柔性体上附加一个无质量联接物体 ,将以上作用 力加在无质量联接物体上. 要建立一个无质量联接 物体 ,只需要去掉物体的几何体即可 ,因为在缺省 情况下 ADAMS View 是根据物体的几何体来确定 其质量的. 2 　离散化的方法 运用离散化的方法建立柔性体模型是在 AD AMS 中创建柔性体模型的另一种方法. 下面以连 续梁为例 ,介绍如何用离散化的方法创建柔性体. 在 ADAMS View 中 ,从“Build”主菜单的下拉菜 单中 , 选 择“Flexible Bodies”, 接 着 选 择“Discrete Flexible Link”, 一个创建柔性体的对话框就出现 了 3 ,如图 2 所示. 在对话框里要填写如下内容 : “Name”一栏中 ,输入要创建的连续梁的名字. ① 收稿日期 :2007 - 03 - 12 作者简介 :栾锡富 (1949 - ) ,男 ,黑龙江佳木斯人 ,佳木斯大学机械工程学院副教授. 

第 3 期 栾锡富 :ADAMS 柔性体建模方法的研究 173 “Segment”一栏中 ,输入要把连续梁分成几段. 在“Damping Ratio”一栏中 ,输入要加在所有模 态上的阻尼率 ,或选择缺省值. 要 为 连 续 梁 确 定 两 个 端 点 ,“Marker1 ”, “Marker2”. ADAMS 中的连续梁是由若干个无质量横梁 (Mass less Beam) 由连接器 (connector) 工具连接而成. 可以 通过修改无质量梁特性对话框来定义无质量横梁 的力学特性来构造实际工程状态下不同力学性能 的连续梁. 在此对话框中 ,可以定义转动惯量 ( Ixx , Iyy ,Izz ) , 剪 切 率 ( Shear Area Ratio ) , 杨 氏 模 量 ( Young’s Modulus) ,剪切模量 (Shear Modulus) ,阻尼 率 (Damping Ratio) 等. 通过对这些参数的控制 ,我 们可以构造不同力学特性的连续梁. 连续量的构建 方式给了我们启示 ,我们可以用这种离散化的方法 来创建柔性体. 把具有一定几何实体的 ADAMS 刚 性模型分割成多个实体块 ,并定义其中每个实体块 的力学特性 ,来构建 ADAMS 柔性体. 3 　结束语 传统的设计方法 ,在柔性体建模方面有很大的 局限性 ,用 ADAMS 软件柔性化方法 ,可以很方便地 进行设计研究 ,更能体现该方法重要意义. 参考文献 : 1 　ADAMS 2 　梁浩 ,余跃庆 ,张成新. 基于 ADAMS 及 ANSYS 的柔性机器人 :892 - FLEX User’s Manual. Mechanical Dynamics Inc. 2000. 动力学仿真系统J . 机械科学与技术 ,2002 ,21 (6) 895. 图 2 　连续梁生成对话框 3 　李军 ,邢俊文 ,谭文洁. ADAMS 实例教程 M . 北京 :北京理 最后选择“OK”, 在 ADAMS View 中显示生成 工大学出版社 ,2002. 的连续梁模型. Research on Modeling Method of Flexible Bodies Using ADAMS (College of Mechanical Engineering , Jiamusi University , Jiamusi 154007 , China) LUAN Xi - f u Abstract : 　This paper introduces the basic theory of ADAMS flexible body and some methods to add flexible bodies to a model in ADAMS. The main point is that the theory and methods put the flexible body into virtual prototype based on ADAMS. Moreover , it analyzes the characteristics of different methods and points out the important sense of the theory and methods which put the flexible body into virtual prototype based on ADAMS in the design and research. Key words : 　flexible bodies ; ADAMS ; MNF