MSC Adams多體動力學仿真基礎與實例解

中國水利水電出版社

【作者】陳志偉董月亮編著

【I S B N 】978-7-5084-9869-0

【責任編輯】宋俊娥

【適用讀者群】高職高專

【出版時間】2012-06-26

【開本】16開

【裝幀信息】平裝（光膜）

【版次】第1版第1次印刷

【頁數】300

【千字數】465

【印張】18.75

【定價】￥52

【叢書】萬水MSC技術叢書

【備注信息】贈1DVD

圖書詳情

簡介

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Adams是用于機械產品虛擬樣機開發設計時的專業工具，也是一款經典的多體系統動力學仿真軟件。

本書以Adams 2012版本為基礎，從剛體建模到柔體建模，約束添加，如包括各種常用鉸接、驅動、力元、接觸與摩擦等，對不同仿真控制方式和不同分析計算類型，以及相關求解器都做了相關說明，還對傳感器的應用，用戶自定義界面和宏操作，參數化設計，試驗設計和優化計算進行講解。另外，對一些專門應用模塊工具也進行了介紹，如齒輪模塊、履帶模塊、控制模塊和振動仿真分析模塊，尤其是控制模塊還可以和其他軟件如MATLAB和Easy5進行控制和液壓的聯合仿真，實現真正意義上的機電液一體化仿真。所附光盤中包括書中實例的模型文件及Adams學生版軟件。

本書可以作為汽車、航空航天、軍工、造船和制造等行業工程技術人員應用Adams軟件進行仿真分析的基礎教程，也可作為理工科院校相關專業的學生、教師學習Adams的參考書。

本書編者從事多體系統動力學仿真分析多年，具有豐富的Adams軟件使用經驗

本書從講解剛體建模到柔體建模，約束添加，如各種常用鉸接，驅動，力元，接觸與摩擦入手，詳細講解不同仿真控制方式、不同分析計算類型及相關求解器的應用方法

本書結合實際提供大量的Adams多體系統動力學仿真實例，可以幫助讀者在最短的時間內系統掌握復雜機械系統的運動學、動力學與靜力學的性能狀態分析、設計與優化方法與技巧，并進一步學以致用

本書可以作為汽車、航空航天、軍工、造船和制造等行業工程技術人員應用Adams軟件進行仿真分析的基礎教程

前言

隨著科技的發展與社會的進步，機械系統的構造越來越復雜，并朝著高速運行和大型化，及多回路和帶控制系統的方向發展，從而使得機械系統的動力學特性變得越來越復雜，比如，大型的高速機械系統各部件間的大范圍運動和構件本身振動的耦合，振動非線性性態，沖擊、粘滑、錘擊等現象。這些動力學性態有些可以利用，有些必須加以控制與消除。因此，復雜機械系統的運動學、動力學與靜力學的性能狀態分析、設計與優化在現代產品的設計過程中顯得尤為重要。

多體系統動力學涉及機械系統動力學及其控制等，這是重要的研究方向。這方面的理論經過眾多科技人員的努力已經形成了比較完善的體系，比如牛頓力學、拉格朗日方程和笛卡爾數學模型等。應用這些理論知識，針對較為簡單、自由度數目較少的系統，通過巧妙地選擇廣義坐標，利用手工推導可以得到描述該系統的微分方程組。但是，對于我們現如今工程中復雜的多自由度系統，僅僅停留在手工處理階段的話，不僅效率低還很容易出錯，不能滿足工作要求。

隨著計算機技術的飛速發展，計算多體系統動力學作為該領域的新的分支學科得到了長足的發展，應用這種技術就可以很好地解決復雜機械系統性態分析的問題。

本書介紹的軟件Adams就是用于機械產品虛擬樣機開發設計時的專業工具，也是一款經典的多體系統動力學仿真軟件。它以研究復雜系統的運動學和動力學關系為目標，以計算多體系統動力學為理論基礎，結合高速計算機對產品進行仿真計算，得到各種試驗數據，幫助設計人員發現問題并解決問題。我們將其稱為虛擬樣機技術，就是在產品設計階段對其進行性能測試，從而保證生產出來的產品最大可能地滿足設計目標，它不僅可以節省開發費用，還能最大限度地縮短開發周期，從而提高開發效率，是一種有效的設計手段，已經得到了工程人員的普遍認同。

本書以Adams 2012最新版本為基礎，內容包括軟件的操作基礎、Adams的理論基礎、虛擬樣機構件建模、約束建模、載荷添加、后處理界面及數據曲線處理、柔性體建模、參數化設計及優化分析、宏命令的使用、Vibration模塊振動分析、Control模塊控制系統分析，以及與其他軟件如MATLAB和Easy5進行控制和液壓的聯合仿真，實現真正意義上的機電液一體化仿真、ATV模塊履帶車輛仿真分析、Gear模塊齒輪建模仿真分析、Leafspring模塊板簧建模仿真分析、AdWiMo模塊風機建模分析、Car汽車專業模塊的懸架K&C分析與整車操穩平順性分析。

本書在編寫過程中，得到姜元慶、張健、李保國、姜正旭、陳火紅、仰純雯、田利思、孫丹丹、徐岷、黃偉、馬璐、李道中的大力支持與幫助，在此表示感謝！

作者

2012年3月于北京

前言

第1章 Adams/View基礎 1
1.1 Adams簡介 1
1.1.1 虛擬樣機技術 1
1.1.2 Adams模塊的構成 2
1.2 Adams界面 3
1.2.1 工作路徑 3
1.2.2 歡迎界面 4
1.2.3 工作界面 5
1.2.4 常用窗口 6
1.3 設置工作環境 8
1.3.1 設置坐標系 8
1.3.2 設置工作柵格 9
1.3.3 設置單位 10
1.3.4 設置重力加速度 10
1.3.5 設置圖標 11
1.3.6 設置顏色 11
1.3.7 設置背景顏色 12
1.3.8 設置模型名稱 12
1.4 Adams理論基礎 13
1.4.1 廣義坐標選擇 13
1.4.2 動力學方程的建立與求解 14
1.4.3 靜力學、運動學初始條件分析 17
1.4.4 計算分析過程 18
第2章構件建模 20
2.1 View中建模 20
2.1.1 構件與構件元素 20
2.1.2 創建構造元素 21
2.1.3 創建實體元素 23
2.1.4 創建柔性體 24
2.1.5 添加特征 25
2.1.6 布爾操作 26
2.2 CAD導入建模 26
2.3 編輯模型 27
2.3.1 進入編輯窗口 27
2.3.2 修改外觀 28
2.3.3 修改名稱和方位 28
2.3.4 修改質量信息 29
2.3.5 修改初始運動條件 30
2.4 實例：建模 30
第3章約束建模 33
3.1 定義運動副 33
3.1.1 低副（Joints） 33
3.1.2 基本副（Primitives） 35
3.1.3 耦合副（Couplers） 36
3.1.4 高副（Special） 37
3.2 實例：創建運動副（低副、高副和基
本副） 37
3.3 添加驅動 40
3.3.1 運動副上添加驅動 40
3.3.2 兩點間添加驅動 41
3.3.3 冗余約束 42
第4章力元建模 43
4.1 作用力定義 43
4.2 柔性連接力 45
4.3 特殊力 51
4.4 實例：創建力元（接觸，柔性連接） 52
第5章求解與后處理 55
5.1 求解器介紹 55
5.2 求解計算 56
5.2.1 計算類型 56
5.2.2 驗證模型 57
5.2.3 仿真控制 57
5.2.4 傳感器 61
5.3 實例：仿真腳本控制，傳感器設置 62
5.4 后處理 65
5.4.1 后處理工作界面及操作 65
5.4.2 后處理結果曲線繪制與動畫播放 67
第6章剛柔系統建模 70
6.1 離散柔性連接件 70
6.2 有限元程序生成柔性體 71
6.2.1 MSC Nastran生成模態中性文件
MNF 72
6.2.2 導入MNF文件 73
6.2.3 編輯柔性體 74
6.2.4 剛柔連接 76
6.3 Adams/ViewFlex建立柔性體 76
6.3.1 拉伸法創建柔性體 77
6.3.2 利用剛性體構件幾何外形創建柔
性體 78
6.3.3 導入有限元模型的網格文件創建
柔性體 79
6.4 實例：剛柔替換 79
第7章參數化與優化分析 83
7.1 參數化設計 83
7.2 模型參數化 85
7.2.1 Point點的參數化 85
7.2.2 Marker點的參數化 87
7.2.3 幾何體的參數化 87
7.2.4 函數的參數化 88
7.3 優化計算與參數化 90
7.3.1 設計研究 90
7.3.2 試驗設計 91
7.3.3 優化分析 92
7.4 實例 94
第8章宏與自定義界面 104
8.1 宏命令 104
8.1.1 創建宏 104
8.1.2 宏中的參數 106
8.1.3 語法格式 108
8.2 自定義界面 109
8.2.1 編輯菜單 109
8.2.2 編輯對話框 111
8.3 實例 113
第9章振動仿真分析 116
9.1 Adams/Linear與Adams/Vibration比較 116
9.1.1 計算方法 116
9.1.2 分析功能 117
9.1.3 對比實例 117
9.2 Adams/Vibration模塊說明 125
9.2.1 加載振動模塊 125
9.2.2 定義輸入通道和振動激勵 126
9.2.3 定義輸出通道 127
9.2.4 振動阻尼元件 128
9.2.5 振動分析計算 129
9.2.6 柔性體振動實例 130
第10章控制系統分析 136
10.1 Controls Toolkit 136
10.1.1 控制系統組成 136
10.1.2 定義控制環節 136
10.1.3 實例：利用Controls Toolkit建立
控制系統 138
10.2 Adams/Control 144
10.2.1 加載Adams/Controls 144
10.2.2 定義輸入輸出 144
10.2.3 導出控制參數 146
10.2.4 實例 147
第11章履帶車輛仿真分析 159
11.1 Adams/ATV簡介 159
11.2 ATV建模元素 159
11.2.1 Track Wheel創建 161
11.2.2 Hull創建 162
11.2.3 Track Segment創建 163
11.2.4 Force創建 165
11.2.5 Actuator創建 165
11.3 實例 167
11.3.1 定義模板 167
11.3.2 建立整車 175
第12章齒輪仿真分析 182
12.1 Adams齒輪模塊簡介 183
12.1.1 Adams齒輪副 183
12.1.2 Adams/Gear Generator 183
12.1.3 Adams/GearAT 184
12.2 齒輪模塊建模元素 186
12.2.1 Adams/Gear Generator 186
12.2.2 Adams/Gear AT 190
12.3 實例 197
12.3.1 Adams齒輪副 197
12.3.2 Adams/Gear Generator 201
12.3.3 Adams/Gear AT 203
第13章鋼板彈簧仿真分析 211
13.1 鋼板彈簧工具箱簡介 211
13.2 建模流程 211
13.2.1 通過OG profile創建板簧初始幾何
輪廓 211
13.2.2 創建板簧模型 214
13.2.3 運行準靜態分析 217
13.2.4 創建加預載荷的板簧模型 218
13.2.5 創建一個板簧裝配體模型 219
13.2.6 將板簧裝配體轉換為Adams/Car
的模板 219
13.3 實例 222
第14章風機仿真分析 228
14.1 Adams/AdWiMo簡介 228
14.2 Adams風機建模流程 229
14.2.1 通用風機設計向導 230
14.2.2 塔筒前處理 234
14.2.3 葉片前處理 236
14.2.4 輪轂和主軸前處理 237
14.2.5 主框架和發電機框架前處理 238
14.2.6 創建風機屬性文件 239
14.2.7 創建風機 241
14.2.8 添加風載 241
14.3 實例 242
第15章 Adams/Car汽車專業模塊 253
15.1 Adams/Car簡介 253
15.2 懸架性能分析 254
15.2.1 懸架K&C性能分析工況 255
15.2.2 雙橫臂懸掛分析實例 261
15.3 整車操縱穩定性分析 267
15.3.1 汽車操縱穩定性分析工況 268
15.3.2 整車操穩分析實例 279
15.4 整車平順性分析 284
15.4.1 平順性分析簡介 284
15.4.2 整車平順性分析實例 285
參考文獻 292

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