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ANSYS与ADAMS接口(来源:．碧海青天 bbs.dlut.edu.cn)
  
ANSYS与ADAMS介绍
  
ANSYS软件是当今最著名的有限元分析程序,其强大的分析功能已为全球工业界所广
泛接受，
成为拥有最大用户群的CAE软件供应商。其特点如：多场及多场耦合分析、多物理
场优化、
统
一数据库及并行计算等等都代表着CAE软件的发展潮流。
  
ADAMS软件是目前最具权威的机械系统动力学仿真软件，通过在计算机上创建虚拟
样机来模
拟
复杂机械系统的整个运动过程，从而达到改进设计质量、节约成本、节省时间的目
的。
  
通过ANSYS软件与ADAMS软件之间的双向接口，可以很方便的考虑柔性体部件对机械
系统运动
的影响，并得到基于精确动力学仿真结果的应力应变分析结果，提高分析精度。
  
接口背景
  
ADAMS/Flex软件允许在ADAMS模型中根据模态频率数据创建柔性体部件，柔性体部
件可能会
对
机械系统的运动产生重大的影响，在ADAMS模型中考虑柔性体部件的影响会极大地
提高仿真
精
度,而ANSYS程序则提供了一种方便的创建柔性体部件的方法.
  
ANSYS程序在生成柔性体部件的有限元模型之后,利用adams.mac宏命令可以很方便
地输出ADA
MS软件所需要的模态中性文件jobname.mnf,
此文件包含了ADAMS中柔性体的所有信息, 在ADAMS软件中直接读入此文件即可看到
柔性体部
件的模型.
指定好柔性体与其它部件的连结方式,并给系统施加必要的外载后即可进行系统的
动力学仿
真
.
  
何时使用ANSYS-ADAMS接口
  
在机械系统中,柔性体将会对整个系统的运动产生重要影响,在进行运动学分析时如
果不考虑
柔性体的影响将会造成很大的误差,同样整个系统的运动情况也反过来决定了每个
构件的受
力
状况和运动状态,从而决定了构件内部的应力应变分布.因此如果要精确地模拟整个
系统的运
动,考虑柔性体部件对系统运动的影响,或者想基于精确的动力学仿真结果,
对运动系统中的柔性体进行应力应变分析则需要用到ANSYS与ADAMS两个软件.
  
分析步骤
  
利用ANSYS与ADAMS接口,对运动系统中的柔性体部件进行应力应变分析的完整步骤
如下：
在ANSYS软件中建立柔性体部件的有限元模型并利用adams.mac宏文件生成ADAMS软
件所需要
的
柔性体模态中性文件(jobname.mnf)；
  
在ADAMS软件中建立好刚性体的模型,读入模态中性文件,指定好部件之间的连结方
式,施加必
要的载荷进行系统动力学仿真,在分析完成后输出ANSYS所需要的载荷文件(.lod文
件),此文
件
记录了运动过程中柔性体的运动状态和受到的载荷；
  
在ANSYS程序中, 将载荷文件中对应时刻的载荷施加到柔性体上对柔性体进行应力
应变分析
。
  
在ANSYS软件中生成ADAMS软件使用的柔性体模态中性文件(.mnf文件)
  
进入ANSYS程序，建立柔性体的模型，并选择适当的单元类型来划分单元。在柔性
体的转动
中
心（与刚性体的联接处）必须有节点存在，此节点在ADAMS中将作为外部节点使用
，如果在
联
接处柔性体为空洞，则需在此处创建一节点,并使用刚性区域处理此节点（外部节
点）与其
接处柔性体为空洞，则需在此处创建一节点,并使用刚性区域处理此节点（外部节
点）与其
周
围的节点。选择外部节点,运行ANSYS程序的宏命令ADAMS生成ADAMS程序所需要的模
态中性文
件(jobname.mnf)。在此过程中需注意下面4点:
单位系统,由于在ADAMS程序中可以处理不同的单位系统,所以MNF文件中必须包含
ANSYS分析
所
使用的单位信息,因此在运行宏命令ADAMS之前,必须使用命令/units来指定在
ANSYS分析中所
使用的单位系统是SI,CGS,BFT或BIN,如果您使用的不是上述四种单位系统,则可以
使用下面
的
命令:
  
/units,user,<L>,<M>,<T>,<F>
  
其中L,M,T,F是SI单位系统与ANSYS 分析中所使用单位系统的转换因子。
外部节点，外部节点是ADAMS软件中的名词,
在ANSYS程序中即指柔性体与刚性体连结位置处的节点，用于在ADAMS所进行的运动
学分析中
连结柔性体与刚性体。一般来讲，一个关节位置只使用一个节点作为外部节点，如
果柔性体
的连结部位处为空心，则需在连结处创建一个节点作为外部节点，外部节点与其周
围的柔性
体节点一般使用刚性区域来定义。
  
运行ADAMS宏之前只选择将作为外部节点使用的节点，在运行宏命令ADAMS之前只选
择作为外
部节点的节点，因为ADAMS宏会将此时选择的节点作为外部节点处理，因而此选择
步骤不可
缺
缺
少。
  
运行宏ADAMS，_NMODES生成ADAMS程序所需要的模态中性文件，模态中性文件.MNF
中包含了
柔
性体的质量，质心，转动惯量，频率，振型以及对载荷的参与因子等信息。
ANSYS与ADAMS接口示例
  
下面是一个在ANSYS中生成模态中性文件的例子：
  
生成模态中性文件的命令流
  
/title, ADAMS interface - simple connecting rod with constraint  
equations
c*** This represents a connecting rod using the following features:
c***    SOLID45 to represent the rod
c***    constraint equations to represent the pin
c***    MASS21 for the pin center
  
/units,bin
pi = 3.14159
/prep7
c*** define rod width, length and pin radii (all in meters)
w=.015
w=.015
l=.225
r1=.0125
r2=.025
  
c*** convert to inches
w=w*39.37
l=l*39.37
r1=r1*39.37
r2=r2*39.37
mp,ex,,2.1e9*1.45e-4
mp,nuxy,,.3
mp,dens,,7800*1.94e-3/12**3/12  ! convert to "pound_mass" inch-based  
slug
  
c*** define pins
et,2,21
r,2, .001*.06852,.001*.06852,.001*.06852
type,2
real,2
n,2000
n,2001,,,.225*39.37
e,2000
e,2001
e,2001
c*** define connecting rod - take into account pin radii
  
et,1,45
type,1
real,1
n,1,-w/2,-w/2,r1
n,2,w/2,-w/2,r1
ngen,2,2,1,2,1,,w
ngen,11,10,1,4,1,,,(l-r2-r1)/10
e,1,2,4,3, 11,12,14,13
egen,10,10,-1
  
c*** pins are rigid - use constraint equations
cerig,2000,1
*repeat,4,,1
cerig,2001,101
*repeat,4,,1
  
c*** delete rotational CE's (to get clean run)
cedel,4,6
*repeat,8,6,6
finish
finish
c*** select pin nodes and compute data for ADAMS interface
nsel,s,node,,2000, 2001,1
adams,6
! end of sample input test
  
在ADAMS软件中生成ANSYS所需要的载荷文件(.lod文件)
  
进入ADAMS程序，建立机械系统的刚性部件，读入模态中性文件.mnf以建立柔性体
的模型，
指
定柔性体与刚性体的连结方式，按实际情况定义载荷和边界条件进行机械系统的运
动学分析
。在分析完成后输出ANSYS软件所需要的载荷文件(.lod文件)。此文件包含了对应
于运动过
程
中不同时刻点柔性体的运动状态和所承受的载荷等信息(例如力,力矩，加速度，角
速度及角
加速度)。
下面是一个ADAMS生成的载荷文件，其中节点13001，13000为柔性体的外部节点，
即为柔性
体
与刚体的连结点
  
!
!                     ********      A N S Y S      ********
!                     ****** LOADS DATA SET FRAGMENT ******
!                     Load File Created From ADAMS Analysis
!                     Load File Created From ADAMS Analysis
!                     TO BE MERGED WITH  ANSYS INPUT FILE!
!                     Created:  26 Sep 2000  17:19
!                     Number of Load Cases: 101
!                     Units: Mass   = Kilogram
!                            Length = Meter
!                            Angle  = Degree
!                            Force  = Newton
!                            Time   = Second
!                     *************************************
!
!
! LOAD CASE = 1
!
TIME, 0.00000e+000
FDEL, ALL
ACEL,-3.78853e+003,-4.30762e+003, 2.13066e-001
OMEGA, 7.46535e-003, 6.69963e-002,-4.25370e+003
DOMEGA,-2.66645e+003,-3.96341e+002,-4.58797e+006
LSWRITE
F, 13001, FX, 2.55753e+002
F, 13001, FY,-5.22741e+002
F, 13001, FZ,-2.73710e-001
F, 13001, FZ,-2.73710e-001
F, 13001, MX, 2.96525e-003
F, 13001, MY,-1.12061e-002
F, 13001, MZ, 1.35740e-014
F, 13000, FX,-1.24434e+002
F, 13000, FY,-1.32538e+002
F, 13000, FZ,-1.17367e-001
F, 13000, MX,-2.90160e-002
F, 13000, MY, 2.44255e-002
F, 13000, MZ,-2.99116e-018
!
! LOAD CASE = 2
!
TIME, 2.00000e-004
FDEL, ALL
ACEL, 2.05750e+002,-2.25877e+003,-1.22499e-002
OMEGA, 5.64714e-004,-2.05841e-003,-4.30216e+003
DOMEGA,-1.57225e+000,-7.26424e+001, 9.98159e+004
LSWRITE
F, 13001, FX, 3.55247e-001
F, 13001, FY,-4.43764e+003
F, 13001, FZ,-3.66397e-002
F, 13001, MX, 1.05492e-004
F, 13001, MX, 1.05492e-004
F, 13001, MY,-8.23146e-005
F, 13001, MZ, 5.27314e-007
F, 13000, FX, 1.46268e+001
F, 13000, FY, 4.06027e+003
F, 13000, FZ, 3.44604e-002
F, 13000, MX,-1.02612e-002
F, 13000, MY,-7.88922e-004
F, 13000, MZ, 2.02945e-010
!
! LOAD CASE = 3
!
TIME, 4.00000e-004
FDEL, ALL
ACEL, 4.02042e+002,-2.29575e+003, 5.15857e-004
OMEGA,-1.60213e-005,-2.24496e-005,-4.27698e+003
DOMEGA,-1.95136e-001, 8.10595e+000, 1.47297e+005
LSWRITE
F, 13001, FX, 5.39541e+000
F, 13001, FY,-4.29034e+003
F, 13001, FZ,-2.73157e-002
F, 13001, MX, 8.24886e-005
F, 13001, MY,-1.01231e-004
F, 13001, MY,-1.01231e-004
F, 13001, MZ, 4.26752e-007
F, 13000, FX, 3.14285e+001
F, 13000, FY, 3.90741e+003
F, 13000, FZ, 2.73672e-002
F, 13000, MX,-1.02558e-002
F, 13000, MY,-1.64940e-003
F, 13000, MZ, 1.73532e-010
!
! LOAD CASE = 4
!
TIME, 6.00000e-004
FDEL, ALL
ACEL, 1.35650e+003,-4.42093e+003,-1.38789e-002
OMEGA, 6.84467e-004,-1.23780e-003,-4.22870e+003
DOMEGA, 2.06642e+001,-4.14856e+001, 5.32235e+005
LSWRITE
F, 13001, FX, 1.50068e+001
F, 13001, FY,-3.84148e+003
F, 13001, FZ,-3.49372e-002
F, 13001, MX,-8.00959e-004
F, 13001, MY,-1.43919e-004
F, 13001, MZ, 3.74950e-007
F, 13001, MZ, 3.74950e-007
F, 13000, FX, 1.04005e+002
F, 13000, FY, 3.15002e+003
F, 13000, FZ, 3.60263e-002
F, 13000, MX,-2.13251e-002
F, 13000, MY,-6.06040e-003
F, 13000, MZ, 3.61989e-010
!
! LOAD CASE = 5
!
TIME, 8.00000e-004
FDEL, ALL
ACEL, 9.85164e+002,-2.75867e+003, 9.61651e-004
OMEGA,-2.58033e-006,-2.38005e-005,-4.17768e+003
DOMEGA,-1.72170e+000, 2.08520e+000, 3.43755e+005
LSWRITE
F, 13001, FX, 1.49513e+001
F, 13001, FY,-4.14597e+003
F, 13001, FZ,-2.62448e-002
F, 13001, MX,-8.39990e-005
F, 13001, MY,-1.46065e-004
F, 13001, MZ, 4.21131e-007
F, 13000, FX, 7.80755e+001
F, 13000, FX, 7.80755e+001
F, 13000, FY, 3.69753e+003
F, 13000, FZ, 2.61245e-002
F, 13000, MX,-1.25697e-002
F, 13000, MY,-4.32105e-003
F, 13000, MZ, 2.25378e-010
  
在ANSYS程序中进行应力应变分析
  
进入ANSYS程序，恢复在步骤一中所建立的柔性体模型，选择所有节点，从载荷文
件（.lod
文
件）中找到相应时刻的载荷并输入ANSYS，对柔性体进行应力应变分析。在分析完
成后即可
得
到柔性体的应力应变分布和其它感兴趣的结果数据。
  
分 析 示 例
  
此模型为摩托车发动机活塞曲柄连杆机构。活塞上施加5Kn的力。其中连杆作为柔
性体考虑
连
杆，活塞和曲柄作为刚性体对待。
  
活塞连杆机构
  
步骤1：在ANSYS软件中生成柔性体模态中性文件
在ANSYS程序中读入柔性体的几何模型并对柔性体进行网格划分，在连杆两端的轴
心处各建
立
一个附加节点(外部节点),将外部节点与孔周围的节点当作刚性区处理，保存数据
库以备在
步
骤三中使用。选择外部节点（关节处的节点），运行ANSYS的宏命令ADAMS.MAC生成
模态中性
文件(flex.mnf),此模态中性文件包含了柔性体的质量、质心、转动惯量、频率和
振型等信
息
。
连杆的有限元模型图
  
步骤2：在ADAMS中生成ANSYS所需的载荷文件
在ADAMS中建立活塞、曲柄的模型，读入模态中性文件flex.mnf，指定好柔性体（
连杆）与
活
塞，曲柄的连结方式，即可进行运动学仿真分析,在分析完成后输出ANSYS所需要的
载荷文件
flex.lod。
  
步骤3:在ANSYS中进行强度分析
在ANSYS中恢复连杆的数据库文件，选择所有节点，输入载荷文件flex.lod中相应
时刻的载
荷
，可得到连杆中相应时刻的应力应变分布。
连杆中的Mises等效应力图
一个附加节点(外部节点),将外部节点与孔周围的节点当作刚性区处理，保存数据
库以备在
  
--

saner

我正在做类似的分析，请问你的资料是从哪里来的？能给我一份吗？saner@ccermail.net
谢了

darius

在柔性体的转动中 心（与刚性体的联接处）必须有节点存在，此节点在ADAMS中将作为外部节点使用，如果在联 接处柔性体为空洞，则需在此处创建一节点,并使用刚性区域处理此节点（外部节点）与其接处柔性体为空洞，则需在此处创建一节点,并使用刚性区域处理此节点（外部节点）与其周围的节点。
  
请问如何在ANSYS中设置刚性区域，这个问题困扰我好久

ningxiao_bin

用刚性184单元即可

ningxiao_bin

在ANSYS中设置刚性区域可用184单元，但是184单元无法生成.mnf文件，
在ADMAS中，如果连接处柔性体为空洞，用哑物体填充然后与其它刚体连接更为方便。
如果柔性体与刚体多处连接，用固定在柔性体上的哑物体与其他刚体采用大刚度的bushing连接，以避免多余约束。

fuxing25

讲的比较全面

icybrokenheart

谢谢楼主分享。

hmxl105

中间建立 kp  选择 刚性面一直出问题。。。

hmxl105

中间建立 kp  选择 刚性面一直出问题。。。选不中  那个点。。

liusongyong

这个说明很好，我两年前用过，值得学习

ljy0808

挺好的！谢谢分享

yankedao2008

a;e;j;fe;jfh jfa;f

huangkai802

好实用的东西 ,值得好好学习

wyl2028

不错的学习资料，感谢楼主的分享

51474175

你好，我需要进行的分析是柔性体与刚体的碰撞，模型在碰撞之前没有任何的关联，还需要设置外部节点吗