RecurDyn多体系统优化仿真技术

第1章 多体仿真的沿革趋势与recurdyn 1

1.1 多体动力学仿真时期 1

1.2 多体系统的仿真时期 2

1.3 多体产品仿真时期 3

1.4 小结 3

第2章 recurdyn基本算法 4

2.1 计算多体动力学基本概念 4

2.2 广义递归算法 4

2.2.1 相对运动学坐标 5

2.2.2 速度递归算法 7

2.2.3 力递归算法 8

2.2.4 机械系统的图形表示法 9

2.2.5 运动方程和dae的解法 9

2.2.6 广义的递归算法 11

2.2.7 广义递归算法的应用 15

2.3 隐式数值积分的解耦算法 16

2.3.1 代数微分方程的隐式数值积分 16

2.3.2 隐式数值积分的解耦算法 17

2.3.3 数值算法 19

2.4 采用虚拟构件和铰的柔性多体动力学 20

.2.4.1 相邻柔性体的运动学 21

2.4.2 运动方程 25

2.4.3 计算过程与讨论 27

2.5 柔性多体动力学的广义递归算法 29

2.5.1 两相邻柔性体的相对坐标运动 30

2.5.2 正向递归算法 34

2.5.3 反向递归算法 36

2.5.4 求解控制方程 37

2.6 大变形问题的相对节点法 39

2.6.1 相对变形运动 40

2.6.2 平衡方程 42

2.6.3 数值算法 45

2.6.4 数值算例 45

2.7 一种有效的接触搜索算法 47

2.7.1 接触对的运动学表示 47

2.7.2 接触区域划分 48

2.7.3 预搜索 48

2.7.4 后搜索和柔性接触力 49

2.7.5 递归算法的运动学和运动方程 50

2.7.6 数值积分策略 52

2.8 闭环多体系统的线性运动方程 52

2.8.1 相对坐标运动学 53

2.8.2 运动方程 55

2.8.3 拉格朗日乘子的消元和运动方程的线性化 55

2.9 小结 56

第3章 recurdyn软件简介 57

3.1 recurdyn概述 57

3.2 recurdyn产品线 58

3.3 recurdyn组成模块 59

3.4 recurdyn产品应用领域 60

3.5 安装recurdyn软件 60

3.5.1 windows系统安装recurdyn 61

3.5.2 linux系统安装recurdyn软件 64

3.6 recurdyn的文件结构 65

3.7 recurdyn建模环境介绍 67

3.7.1 启动recurdyn/modeler 67

3.7.2 recurdyn/modeler建模环境 69

3.7.3 单摆动力学分析实例 79

3.7.4 recurdyn后处理功能介绍 85

3.7.5 recurdyn后处理实例 99

3.7.6 recurdyn操作技巧 104

3.8 小结 107

第4章 基于recurdyn的机械系统分析 108

4.1 基于recurdyn仿真分析的步骤 108

4.2 模型方案分析 109

4.2.1 刚体和柔性体的选择 109

4.2.2 子系统的选择 110

4.3 建模环境设置 110

4.3.1 重力场设置 110

4.3.2 工作平面及其他建模设置 111

4.4 recurdyn的编辑模式 112

4.5 刚体部件建模 112

4.5.1 几何体创建 112

4.5.2 几何形状的修改 115

4.5.3 部件属性的修改 115

4.5.4 部件质心marker的修改 117

4.5.5 部件几何体位置调整 117

4.6 joint约束建模 120

4.6.1 约束种类 120

4.6.2 创建约束 121

4.6.3 定义驱动 122

4.6.4 定义摩擦 123

4.6.5 约束力显示 128

4.6.6 约束建模注意事项 129

4.7 外力载荷建模 129

4.7.1 recurdyn载荷种类 129

4.7.2 直接外力 130

4.7.3 特殊力 130

4.7.4 recurdyn柔性连接力 133

4.7.5 力的显示 140

4.8 recurdyn分析类型 141

4.8.1 动力学/运动学分析 142

4.8.2 static静态分析 143

4.8.3 eigenvalue特征值分析 145

4.8.4 pre analysis预分析 145

4.8.5 direct frequency response analysis直接频率响应分析 146

4.9 recurdyn测量工具 146

4.9.1 recurdyn/request 146

4.9.2 recurdyn/scope 149

4.9.3 recurdyn/measure 151

4.10 recurdyn/extract萃取中间状态 154

4.11 曲柄滑块机构分析实例 156

4.11.1 建立部件几何体 157

4.11.2 建立约束和驱动 165

4.11.3 提交分析任务 167

4.11.4 分析结果研究 168

4.12 4质量弹簧系统分析实例 171

4.12.1 建立质量块 172

4.12.2 建立连接弹簧 173

4.12.3 建立质量块和大地之间的平动副 174

4.12.4 进行特征值分析 174

4.12.5 结果分析 174

4.13 小结 175

第5章 recurdyn高级建模技术 176

5.1 接触建模 176

5.1.1 recurdyn接触类型 176

5.1.2 recurdyn接触算法 177

5.1.3 recurdyn常用接触类型 180

5.1.4 同时创建多个接触 189

5.1.5 曲柄滑块机构实体接触分析实例 189

5.2 recurdyn参数化建模 191

5.3 弹球接触仿真实例 194

5.3.1 建立几何模型 195

5.3.2 建立弹簧力 196

5.3.3 建立接触 197

5.3.4 初步仿真 198

5.3.5 参数化弹簧自由长度 198

5.3.6 参数化控制仿真分析 199

5.4 recurdyn函数表达式 200

5.4.1 创建函数 200

5.4.2 在函数表达式中引用参数化点分量 201

5.4.3 在函数表达式中使用变量 201

5.4.4 引用函数 202

5.5 recurdyn函数类型 202

5.5.1 数学函数 202

5.5.2 if函数 203

5.5.3 插值函数 204

5.5.4 变量方程和微分方程 206

5.5.5 时间函数time 207

5.5.6 一般函数 207

5.5.7 位移函数 210

5.5.8 速度函数 212

5.5.9 加速度函数 213

5.5.10 力函数 213

5.5.11 应力、应变函数stress/strain 215

5.6 recurdyn输出请求 216

5.6.1 recurdyn输出请求类型 216

5.6.2 输出请求举例 217

5.6.3 特定力的输出简例 219

5.7 recurdyn子系统建模技术 220

5.7.1 创建子系统 221

5.7.2 子系统间的操作 221

5.7.3 子系统的导出、导入及编辑 221

5.8 基于子系统建模技术的汽车高位自卸机构实例 222

5.8.1 建立举升机构子系统 223

5.8.2 建立液压缸子系统 226

5.8.3 建立举升机构 229

5.8.4 建立卸货机构 230

5.8.5 总装汽车高位自卸机构 232

5.9 recurdyn求解器类型及并行计算 234

5.10 recurdyn批处理仿真 235

5.11 linux求解器 237

5.12 小结 238

第6章 刚柔混合系统仿真 239

6.1 recurdyn柔性体建模 239

6.2 recurdyn/rflex概述 240

6.3 recurdyn/rflex建模 241

6.3.1 recurdyn的rfi文件 241

6.3.2 rflex建模环境 244

6.4 recurdyn/rflex应用实例 253

6.4.1 基于ansys创建*.rfi文件 254

6.4.2 基于rflex进行刚柔混合系统仿真 257

6.5 recurdyn/fflex功能 260

6.5.1 fflex单元 261

6.5.2 fflex的材料 264

6.5.3 fflex与有限元属性相应关系 267

6.5.4 recurdyn/fflex建模环境 268

6.6 基于recurdyn/fflex建模 269

6.6.1 fflex的选择模式 271

6.6.2 fflex的编辑功能 272

6.6.3 fflex的接触 276

6.6.4 fflex的载荷 282

6.6.5 fflex输出节点位置 283

6.6.6 fflex的仿真结果及显示 284

6.7 fflex的力连接 285

6.8 recurdyn/mesh interface网格界面 287

6.9 recurdyn/fflex应用实例 287

6.10 recurdyn/dfra直接频率响应 296

6.11 小结 297

第7章 机械-控制系统联合仿真 298

7.1 recurdyn机械-控制联合仿真方法概述 298

7.2 recurdyn/control功能 299

7.3 基于recurdyn/control进行联合仿真 299

7.3.1 建立pin和pout 300

7.3.2 建立m文件 301

7.3.3 以simulink为主程序的联合仿真 301

7.3.4 以recurdyn为主程序进行联合仿真 303

7.4 recurdyn/control应用实例 304

7.5 recurdyn/colink功能 309

7.5.1 colink模块库 309

7.5.2 伯德工具 313

7.6 基于recurdyn/colink进行机械-控制联合仿真 314

7.6.1 基于recurdyn/colink分析流程 314

7.6.2 colink系统界面及操作方式 314

7.6.3 建模要点 315

7.7 recurdyn/colink操作实例 315

7.8 recurdyn/hydraulic简介 318

7.8.1 amesim接口设置 319

7.8.2 recurdyn/amesim联合仿真步骤 319

7.9 小结 319

第8章 recurdyn行业应用子系统 320

8.1 带传动仿真实例 325

8.2 链传动仿真实例 335

8.3 齿轮增速机构仿真实例 346

8.4 track lm低机动履带系统建模实例 349

8.5 媒介传送机构仿真实例 362

8.6 发动机建模仿真实例 368

8.7 小结 372

第9章 recurdyn设计优化仿真 373

9.1 优化分析概述 373

9.1.1 优化分析技术的发展 373

9.1.2 优化三要素 373

9.2 recurdyn优化设计功能 374

9.2.1 设计研究（design study） 375

9.2.2 设计优化（design optimization） 375

9.2.3 鲁棒性设计优化（robust design optimization） 375

9.2.4 recurdyn的试验设计方法 376

9.2.5 元模型 377

9.2.6 recurdyn的数值优化方法 379

9.3 基于recurdyn/professional进行设计优化 379

9.3.1 进行参数化研究的步骤 379

9.3.2 设计研究的结果 382

9.3.3 what-if-study假设分析 383

9.4 基于professional进行优化实例 383

9.4.1 定义设计变量—弹簧自由长度 384

9.4.2 定义性能指标 384

9.4.3 运行优化分析 385

9.5 recurdyn/autodesign功能简介 386

9.5.1 recurdyn/autodesign优化分析流程 386

9.5.2 定义设计变量 387

9.5.3 定义性能指标 388

9.5.4 进行设计研究 389

9.5.5 进行优化分析 391

9.5.6 进行鲁棒性优化分析 391

9.6 弹射机构优化分析实例 392

9.7 机械-控制联合系统优化实例 400

9.7.1 定义设计变量 402

9.7.2 定义分析响应 403

9.7.3 运行设计优化 405

9.7.4 结果比较 408

9.8 鲁棒性优化及6σ优化实例 408

9.8.1 定义设计变量 409

9.8.2 定义性能指标 410

9.8.3 鲁棒性优化 411

9.8.4 六西格玛设计优化 415

9.8.5 结果比较 418

9.9 小结 418

第10章 recurdyn二次开发 419

10.1 recurdyn二次开发概述 419

10.2 recurdyn用户子程序 419

10.2.1 用户子程序的使用 419

10.2.2 用户子程序简介 419

10.2.3 常用辅助子程序 420

10.2.4 用户自定义子程序简介 424

10.2.5 在recurdyn模型中调用用户子程序 425

10.2.6 source文件和header文件 425

10.3 用户自定义子程序电机驱动实例 425

10.4 用户自定义子程序轴向力驱动实例 431

10.5 用户自定义子程序运动驱动实例 436

10.6 recurdyn/processnet简介 441

10.6.1 recurdyn/processnet ide环境 441

10.6.2 运行recurdyn/processnet 442

10.7 recurdyn/pressnet二次开发实例 443

10.7.1 开发自动化创建接触功能 443

10.7.2 开发对话框和消息输出 447

10.7.3 开发后处理自动绘制曲线功能 451

10.8 小结 457