【发现】刚柔耦合中柔性体应力计算结果很蹊跷！

designlife

最近在做ADAMS和ANSYS刚柔耦合的工作，发现一个小问题，大家来讨论一下、
1.关于模态阶数的选取。我选取柔性体的模态阶数为128阶，通过在adams中关闭某些模态，计算了柔性体对应模态阶数的应力。
如下：
前32阶：最大应力591MPa
前35阶：最大应力498MPa
前40阶：最大应力559MPa
......
前100阶：最大应力560MPa
前120阶：最大应力479MPa
......
这样的计算结果毫无规律！（最大应力计算结果在470MPa~600MPa之间）我看到有说模态阶数选取越多，计算的应力结果越准确，但是事实感觉不是这个样子！

2.关于仿真时间步长选取。我的仿真时间为0.02s，模态阶数选取为前100阶模态，仿真步数选取了200步~2000步。计算了柔性体的应力。如下：
仿真步数200步：最大应力521MPa
仿真步数300步：最大应力520MPa
仿真步数400步：最大应力560MPa
仿真步数500步：最大应力516MPa
仿真步数600步：最大应力584MPa
......
仿真步数1000步：最大应力534MPa
仿真步数1200步：最大应力587MPa
仿真步数1400步：最大应力545MPa
仿真步数1600步：最大应力609MPa
仿真步数1800步：最大应力610MPa
......
随着仿真步数的增加，柔性体应力的计算结果也没有趋于稳定！
大家讨论讨论，adams和ansys刚柔耦合仿真，计算柔性体应力靠谱吗？

myh051305

没必要用这么多吧 ？一般都是十几阶就行啊

mamayuling

靠谱吗？这个问题问的很有意思，两个软件加起来，将近一百万RMB，发展这么多年了，那么多企业都在用，这个问题也就不用回答了！
仿真，一个"仿”字，告诉了我们对待仿真的态度，我们要的不是与实际毫无差别的结果，我们要的，是通过仿真，对实际设备做出更完美的优化，哪怕仿出的数值与实际差100甚至差10000，通过仿真，对模型做了合理的优化，也就达到了仿真的目的（以上是个人愚见）！
回答您的问题：
1、你做的是什么仿真？如果是看模态应力，每阶模态对应的应力本来就是不一致的；
2、这两个问题，您应该把您的做法说的更具体点，这样才能供大家分析；

designlife

myh051305 发表于 2013-6-18 11:01
没必要用这么多吧 ？一般都是十几阶就行啊

斑竹，您说的“一般都是十几阶就行了”，我对这个问题不甚了解，高阶模态对柔性体的应力结果影响很小吗？
另外，adams中能够查看柔性体的模态参与因子吗？

在好友的提醒下，我又仔细计算了仿真步长和模态阶数选取对柔性体的应力计算结果的影响。
由于构件在运动过程中存在冲击，构件上应力最大节点的应力时间曲线如下图：

1. 柔性体应力计算结果和仿真步长的关系
由于构件在运动过程中存在冲击，仿真步长太大的话未必能够采样到最大应力对应的时刻，所以最大应力会有变化。因此为了能够采样到柔性体受到的最大应力，我进一步增加了仿真的步数。
如下图：仿真时间：0.02s           仿真步数：400步~6000步        模态阶数选取前50阶模态
可以发现，当仿真步数大于3000步以后，柔性体的最大应力变化比较小，最大应力值在580~600之间。

2.柔性体应力计算结果和模态阶数选取的关系
根据第一步的结果，为了保证采样到最大应力的时刻点，选取仿真步数为5000步，进一步比较了应力计算结果与模态阶数选取的关系。
如下图：仿真时间：0.02s      仿真步数：5000步    （表中模态阶数是指前多少阶模态，如10表示Enable前10阶模态进行仿真）
可以发现，当模态阶数超过35阶以后，柔性体的最大应力变化比较小，最大应力值在580~600之间。

有说柔性体的模态数选取越多，计算结果越准确。通过仿真，看来柔性体确实不用计算很高阶的模态，仿真的时间和计算的精度应该有一个平衡。不知这样理解对不对？

designlife

mamayuling 发表于 2013-6-18 13:18
靠谱吗？这个问题问的很有意思，两个软件加起来，将近一百万RMB，发展这么多年了，那么多企业都在用，这个 ...

谢谢！我做的是整机断路器的仿真，如图中的黄色连杆是柔性体，仿真连杆在0.02s内的应力变化。
1.应力指的是柔性体连杆上节点应力随时间的变化。
2.具体的仿真方法在前面回复了。这样的仿真结果（最大应力值在580MPa~600MPa之间）我觉得还是可以接受的。只是关于模态阶数的选取尚没有很好的标准来确定，您有什么高见，谢谢指教！

myh051305

designlife 发表于 2013-6-22 11:32
斑竹，您说的“一般都是十几阶就行了”，我对这个问题不甚了解，高阶模态对柔性体的应力结果影响很小吗？ ...

对一个机构的模态来说，5～10阶足够了，再多没意义

designlife

myh051305 发表于 2013-6-22 22:46
对一个机构的模态来说，5～10阶足够了，再多没意义

感谢斑竹指点！
卑职以为：模态阶数的选取应该有理有据，这样才有说服力！
我看到许多文献，包括ANSYS的帮助文档中都选取自由模态为20阶生成MNF文件，我也相信您说的“5~10阶就够了”这个结论是对了，可是我不清楚为何？
ADAMS仿真中，模态的选取可以通过 3 种方式设置：模态设定表（Modal ICs）、按频率范围设置（range）、按能量分布计算（auto 按钮设置）。
我觉得第三种方法比较可靠，可是按照第三种方法却不能显示出柔性体模态应变能的比例（模态参与因子），不知道我这样理解对不对，如果能够查看“模态参与因子”，那么模态的选取就很有说服力了。

wjxiaogang78121

designlife 发表于 2013-6-23 09:21
感谢斑竹指点！
卑职以为：模态阶数的选取应该有理有据，这样才有说服力！
我看到许多文献，包括ANSYS的 ...

建议你好好看看有关模态的理论

designlife

wjxiaogang78121 发表于 2013-6-24 22:03
建议你好好看看有关模态的理论

请问有没有相关的书推荐几本，我在图书馆找到的资料都讲的非常浅，谢谢！