1、.練習二 創建柔性體并進行剛柔耦合仿真本示例將練習使用FlexPrep工具創建汽車下控制臂柔性體模型，通過替換汽車前懸架模型中剛性控制臂完成汽車前懸架的剛柔耦合仿真。練習中使用的下控制臂模型如圖1所示。圖2顯示了汽車前懸架模型。 圖1 下控制臂模型 圖2 汽車前懸架模型創建柔性控制臂模型（MV-2010）第1步：使用FlexPrep工具練習中使用的模型均位于<installation directory>tutorialsmv_hv_hgmbd_modelingflexbodies文件夾下。1. 啟動MotionView2. 在Flex Tools下拉菜單中選擇FlexProp，彈

2、出FlexBodyProp對話框圖3 選擇FlexProp工具3. 激活OptiStruct Flexbody Generation，在下拉列表中選擇Create OS prp(preparation) file and generate the h3d flexbody4. 點擊Select Bulk Data File右側的文件瀏覽按鈕選擇sla_flex_left.fem注：在這里可以使用任何OptiStruct（fem）和Nastran（nas，dat，bdf）文件5. 在Save the *.h3d file as欄中輸入輸出H3D文件的文件名：sla_flex_left.h3d6.

3、 在組件模態綜合類型（Component Mode Synthesis Type）欄中選擇 Craig-Bampton方法7. 在指定界面節點欄中（Specify Interface Node List）輸入：4927+4979+4984界面節點（Interface Node）指在多體動力學分析中機構約束或施加載荷的位置8. 在Cutoff Type and value欄中選擇Hightest Mode#并設置最高階數為10注：MotionView提供了兩種方法限制待生成的H3D文件中模型的模態信息：指定模態最高階數和指定模態最高截止頻率。9. 激活Perform Stress Recover

4、y功能，使用這一功能，FlexPrep工具將在處理模型時計算模態應力10. 激活Perform Strain Recovery功能，使用這一功能，FlexPrep工具將在處理模型時計算模態應變11. Perform element check in OS mode默認選擇YES，即默認將檢查單元質量。12. 在指定數據單位制（Specify Units in Bulk Data File）欄中，使用下列單位：Mass Units：KilogramLength：MillimeterForce：NewtonTime：Second注：HyperMesh本身沒有指定單位制，用戶在創建柔性體時必須指定統

5、一的單位以免產生錯誤的質量和轉動慣量。13. 設置好的FlexBodyPrep對話框如圖4所示：圖4 FlexBodyPrep對話框第2步：創建RBE2連接單元（可選步驟，如果已建立完整的RBE2可不進行此步）該步是利用HyperMesh二次開發工具，根據用戶所選孔邊界上的任意一個網格節點，自動生成孔中心節點，并建立中心節點與孔邊界節點RBE2單元的功能。該功能可以大大節省用戶建立RBE2的時間，如果用戶已經建立完整的RBE2單元可不需要進行此步。RBE2單元通過指定主從節點來模擬節點間內在的運動關系，它通常用來模擬螺栓一類的剛性結構。如果在有限元模型存在孔特征并且希望使用孔中心節點作為界面點

6、，此時需要將孔中心承受的載荷傳遞到孔壁的節點上。這種情況下，使用孔中心節點作為主節點、孔壁節點作為從節點的蛛網式RBE2單元將有效的達到這一目標。模型sla_left_flex.fem中已經創建了三個蛛網式RBE2單元，本步中將描述使用Create RBE2 Spiders功能創建第四個蛛網式RBE2單元。1. 在FlexBodyPrep對話框中點擊Create RBE2 Spiders按鈕，此時將激活HyperMesh程序并顯示包含三個按鈕的用戶自定義頁面，如圖5所示。圖5 HyperMesh用戶自定義頁面注：如果用戶自定義頁面沒有顯示，用戶可以通過以下方式打開：- 在view下拉菜單中激活

7、utility menu- 在utility menu標簽中點擊user按鈕2. 點擊Info按鈕，將彈出詳盡描述創建蛛網式RBE2單元過程的對話框3. 如圖6所示，放大球鉸位置處的有限元模型圖6 控制臂局部視圖4. 點擊Step：Superspider創建蛛網式RBE2單元，一次只能創建一個。5. 選擇孔壁處的節點并點擊Proceed6. 生成的蛛網式RBE2單元如圖7所示圖7 新創建的蛛網式RBE2單元7. 點擊Step3：Save and Close，軟件將保存修改后的文件并自動抓取孔中心節點（界面點）。用戶可以為新的模型文件指定名稱以便檢查界面點是否已經添加到柔性體預處理文件上8. 如

8、圖8所示，新創建的界面點已經添加到柔性體預處理文件上。圖8 FlexBodyProp面板9. 點擊OK，啟動OptiStruct創建柔性體第3步：查看并檢驗模型1. 在工具欄中將應用程序轉換成HyperView2. 點擊Load Model按鈕，彈出Load Model面板3. 點擊文件瀏覽按鈕打開H3D柔性體文件sla_flex_left.h3d，由于模態結果包含在同一個H3D文件中，MotionView將在Load results欄自動使用相同的文件。圖9 導入模型4. 點擊Apply，載入模型。如圖10所示圖10 控制臂模型5. 點擊Transient Animation按鈕，Hyper

9、View將順序播放柔性控制臂的模態振型動畫。模態階數以及頻率將顯示在軟件右下角6. 再次點擊Transient Animation按鈕，停止模態振型動畫順序播放。7. 點擊動畫類型選擇下三角按鈕，將動畫類型設置為Modal。此時將播放特定模態振型動畫，點擊軟件右下角狀態欄提示有“CMS Flexbody”信息的區域，彈出Load Case and Simulation Selection對話框。圖11 狀態欄區域8. 在Simlation列表中選擇Mode 7，前六階模態接近0為剛體模態。圖12 工況及模態列表9. 點擊Modal Animation按鈕，查看所選模態動畫。再次點擊Modal

10、Animation按鈕，停止動畫。10. 點擊云圖Coutour按鈕，查看柔性體應力分布11. 在Result type下拉菜單中選擇Stress和vonMises12. 在Entity with layers欄中選擇Z1，如圖13所示圖13 設置云圖類型13. 點擊Apply，顯示柔性體應力云圖。圖14 柔性體應力云圖第4步：批處理模式下使用FlexPrep工具上述步驟中已經創建了汽車懸架左側控制臂，下面將在批處理模式下使用FlexPrep工具創建右側控制臂。不同操作系統下調用FlexPrep工具的命令如下：UNIX下：<install_path>/altair/scripts/

11、flexprepDOS下：<install_path>iotranslatorsbinWIN32flexprep.exe1. 從啟動菜單中激活DOS窗口2. 使用cd命令指向工作文件夾3. 在DOS窗口中輸入以下命令：<install_path>iotranslatorsbinWIN32flexprep.exe4. 在DOS窗口中輸入以下命令創建右側控制臂：<install_path>iotranslatorsbinWIN32flexprep.exe5. 此時FlexPrep將后臺運行，在工作文件夾將生成名為sla_flex_right.h3d的柔性體文件。

12、剛柔耦合仿真分析（MV-2020）第5步：替換剛性控制臂1. 啟動MotionView2. 在MotionView菜單欄中選擇Model并點擊Assembly Wizard激活裝配體向導3. 根據表1設置創建汽車前懸架模型表1 汽車前懸架模型參數PanelSelectionModel TypeFront-end of the vehicleDriveline ConfigurationDefaultsPrimary SystemsFrnt SLA susp (1 pc LCA) and Defaults for the restSteering SubsystemsSteering Colum

13、n = Steering column 1 (not for abaqus)Springs，Dampers and StabarsDefaultsJounce/Rebound bumpersDefaultsLabel and varnameDefaultsAttachment WizardCompliant = Yes4. 設置分析工況：在MotionView菜單欄中選擇Analysis并點擊Task Wizard，打開工況設置向導5. 在Select a task 欄中選擇Static Ride Analysis，點擊Next并點擊Finish6. 點擊工具欄中Bodies圖標7. 在模型體

14、列表中選擇Lwr control arm8. 在構件Lwr control arm的Properties標簽中取消選擇symmetric properties復選框9. 激活Deformable復選框，注意到圖形區模型左側的剛性控制臂消失圖15 激活Deformable復選框10. 點擊Graphic file欄中文件瀏覽按鈕，在工作目錄下選擇圖形文件sla_flex_left.h3d11. H3D file欄中將自動使用相同的文件。此時，指定的柔性體文件將放置于模型中相應的位置圖16 指定模型文件注：目前，大規模柔性體的使用已經相當常見。為了提高前處理效率，可以使用任意圖形文件幫助顯示模型，

15、而使用柔性體h3d文件向求解器提高必要的模型信息。用戶可通過CAD to H3D Conversion功能將用于創建柔性體的CAD模型或有限元模型轉化為圖形h3d文件并將此文件指定為Graphic file。這一過程將大大提高模型前處理的效率。12. 點擊Nodes，彈出Nodes面板圖17 Nodes面板13. 點擊Nodes面板上Find All按鈕尋找柔性體上距離懸架模型界面點最近的點。Nodes功能用于處理柔性體模型與懸架模型的連接問題。注：大多數情況下，柔性體模型界面點與整體模型相應界面點會存在一定程度的偏離。點擊Align按鈕，MotionView將移動整體模型中的硬點到柔性體模型

16、最近的界面點位置。如果左右硬點坐標不對稱時，需要先將坐標對稱屬性取消，再分別點擊Align按鈕。，注意此操作將影響整體模型中以此點作為參考點的其他實體。當這個偏離距離大于容差時，MotionView將在柔性體模型和整體模型最近的界面點之間自動插入一個虛擬實體。Nodes面板中的Locate按鈕是進行柔性體模型重新定位的工具。在創建柔性體模型時使用的坐標系與多體模型坐標系不一致的情況下，會使用這一工具。如果柔性體模型已經處于目標位置，這一操作可以省略。在柔性體模型界面點位置可以添加約束，而這些界面點由FlexPrep工具創建。圖18 左側柔性控制臂替換后的前懸架模型14. 點擊close關閉No

17、des面板15. 點擊Modes按鈕，彈出Modes面板。Modes面板將允許用戶選擇仿真過程將被激活的模態。默認情況下，剛體模態將被抑制。同時，用戶可以修改各階模態的阻尼。圖19 Modes面板注：默認情況下，模態頻率小于100Hz時，阻尼設置為1%；模態頻率大于100Hz而小于1000Hz時，阻尼設置為10%；當模態頻率大于1000Hz時使用臨界阻尼。用戶可以為各階模態指定初始條件。激活不同模態，仿真結果將有所不同。16. 點擊Close，關閉Modes面板17. 重復步驟916，替換右側剛性控制臂。最終模型如圖20所示圖20 兩側柔性控制臂替換后的前懸架模型18. 激活FEM Inertia Props標簽，如圖21所示圖21 FEM Inertia Props標簽19. 在當前會話中添加一頁20. 選擇應用程序TextView將原始sla_flex_left.fem文件導入HyperMesh中，輸出控制臂質量及轉動慣量信息到summary.txt文件中。21. 在TextView中導入summary.txt文件，如圖22所示圖22 控制