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ADM701, Section 1, November 2010

Copyright 2010 MSC.Software Corporation

MSC.Software 公司

MSC.ADAMS 初级培训教程

2010年11月

（ADM701 教程讲解及练习）

Part Number: ADAM*V2005*Z*FSP*Z*SM-ADM701-NT1

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19.0 ADAMS/SOLVER

● 本章内容：

● ADAMS/Solver 总述

● ADAMS/Solver 中的文件

● ADAMS/Solver 模型文件 (.adm) 的例子

● ADAMS/Solver 的独立运行

● 例子：2D Pendulum

● 运动方程的构造

● 解算的各步骤

● Debug/Eprint (动力学)

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ADAMS/SOLVER 总述

Dataset

MSC.ADAMS

ADAMS/View

ADAMS/Solver

Integrated

ADAMS/Solver

Message file

.out .gra

.req .res

Analysis files

.msg

Command file

.acf

Interactive

Solver

commands

.adm

Import Export

InputOutput

Input

Input

Output

OR

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ADAMS/SOLVER 中的文件

● ADAMS/Solver 模型文件 (.adm)

● Statements define an element of a model such as a part,

constraint, force, and so on.

● Functions are numeric expressions that define the

magnitude of an element such as a force or motion.

● ADAMS/Solver 命令文件 (.acf)

● Commands define an action that needs to be taken

during a simulation.

● See also: ADAMS/Solver Commands in Section 18

欲了解更多信息，参考 ADAMS/Solver 的在线帮助。

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ADAMS/SOLVER 模型文件 (.adm) 的例子

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ADAMS/SOLVER 独立运行

● 使用独立运行的 ADAMS/Solver 进行仿真

● 交互式:

● 非脚本方式：一个接着一个的输入命令。

● 脚本方式：使用 ADAMS/Solver 的命令文件

(.acf)。

● 批处理 –使用 ADAMS/Solver 的命令文件 (.acf)在后台运行多项任务。

● 注意：ADAMS/Solver 的命令文件必须是以要分析的模型名称开头并以一个 STOP 命令结束。

● 你可以在 ADAMS/View 内运行外部的 ADAMS/Solver

进行仿真。

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SOLVER 兼容性

● 从 MSC.ADAMS 2003 开始，新的 ADAMS/Solver

(C++) 版本增加了一些新功能，这样的话，新的

ADAMS/Solver (C++) 版本支持一些原来的ADAMS/Solver (FORTRAN)版本所不支持的功能。由于这个原因，新增加了 solver 的兼容性检查，也就是在使用 ADAMS/View 时，每当新增加一个对象时，就要进行一次 Solver 的兼容性检查。

● 此项检查在下列情形下也要进行：

● 当导入一个 .cmd 文件时每生成一个对象。

● 当导入一个 .adm文件时生成整个模型。

● 进行仿真之前的整个模型。

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例子: 2D PENDULUM

● MSC.ADAMS 模型方程：Euler-Lagrange Equations

● 描述

● 一个质量为 M、转动惯量为 I 及长度为 2L 的连杆在坐标原点通过回转副连接在大地上。加上约束之后意味着连杆只能在绝对坐标系的 X-Y 平面内相对坐标原点转动。

● 连杆质心相对于绝对坐标系的坐标用两个状态变量 (x,y)来表示。

● 一个坐标系 (Op-Xp-Yp) 是固结在连杆的质心上，其中：坐标轴

Xp为沿着连杆的长度方向，Xp 和 Xg 之间的夹角用 θ表示。

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例子: 2D PENDULUM (续)

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例子: 2D PENDULUM (续)

● Force balance equations

● Momenta equations (only in θ)

● Kinematic differential equations

● Constraint equations

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动力学方程

● 非线性系统 – 9 个微分代数方程组 (DAE’s)

Force balances

Momenta

Kinematics

Equations of Motion Unknown

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解算的各个步骤

● 任务

● 求解微分代数方程组:

● 两个主要部分： Predictor 和 Corrector

● 步骤 1:

● 预测一个初始解

● 步骤 2:

● 校正预测的初始解

● 步骤 3:

● 评估一下解的质量 (决定是否接受该解)

● 步骤 4:

● 为下一步做准备

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解算的各个步骤 (续)

● 任务 ● 求解微分代数方程组:

● 步骤 1: ● 预测一个初始解

● 使用显式方法预测一个初始值

● 预测过程只是简单的根据以前的解猜测下一个时刻的解的值，此值不能保证满足方程 G 。

● 此过程只是得到进行后续步骤的好的起点。

● 步骤 2: ● 校正预测的初始解

● 步骤 3: ● 评估一下解的质量 (决定是否接受该解)

● 步骤 4: ● 为下一步做准备

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解算的各个步骤 (续) ● 任务


● 步骤 1:


● 步骤 2:


● 估算一下 G 的值，如果 G 的值接近 0 ，校正过程结束，进入步骤 3。

● 使用 Newton-Raphson method 校正预测解。

● 求出 ∆y 并更新 y。

● 重复迭代过程直至 ||∆y|| < corrector error

tolerance。

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解算的各个步骤 (续) ● 例子:

精确解为： q = 1.0

● 步骤 3:


● 步骤 4:


As a first guess, set q=2

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● 任务


● 步骤 1:


● 步骤 2:


● 步骤 3:


● 估计一下局部截断误差

● 局部截断误差 < (εL) ？

● 如果是 – 接受该结果，并进入步骤 4。

● 如果不是 – 放弃该结果，改变步长并回到步骤 1

和 2 。

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● 全局截断误差 (εG)

●The difference between the current

solution and the true solution

● 局部截断误差(εL)

●The error introduced in a single step

● 步骤 4:


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● 任务 ● 求解微分代数方程组:

● 步骤 1: ● 预测一个初始解

● 步骤 2: ● 校正预测的初始解

● 步骤 3: ● 评估一下解的质量 (决定是否接受该解)

● 步骤 4: ● 为下一步做准备

● 更新进行下一步预测的阶数

● 更新进行下一步预测的步长

● 回到步骤 1 。

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DEBUG/EPRINT (动力学仿真) 3. Time at beginning of step

1. Running count of successful steps 2. Order of predicting polynomial

Corrector information

4.

6.

5.

7. 8. 9. 10. 11. 12. 13.

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DEBUG/EPRINT (动力学) (续)

● 每个 GSTIFF 积分步包含两小步：

● 步骤 1: 时间上前进一步 (动力学分析的预测过程)

1. The step number - A running count of the

number of steps taken and can be used as

a measure of how hard ADAMS/Solver is

working.

2. The order of the predictor for dynamics -

Corresponds to the order of the polynomial

ADAMS/Solver uses to predict the solution

at the end of the integration step.

3. The value of time at the beginning of the

step.

4. The size of the step.

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● 步骤 2: 求解方程 (动力学分析的校正过程)

5. The cumulative number of iterations - A

running count of the iterations needed to

solve the equations of motion and can be

used as a measure of how many

computations ADAMS/Solver is performing.

6. The iteration number - One at the beginning

of each step and increments by one until

ADAMS/Solver converges to a solution or

exceeds the maximum allowable number of

iterations.

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7. Absolute value of largest equation residual error

- This number is an indicator of how far

ADAMS/Solver is from a solution. This number

should decrease after every iteration in healthy

simulations.

8. Dataset element associated with #7 - The

equation that has the largest equation residual

error for the above dataset element.

9. Equation associated with #8.

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10.Absolute value of largest change in a

variable - The final iteration should not

need to change variables very much. This

number is an indicator of how far

ADAMS/Solver needs to change variables

to approach a solution. Ideally, this number

should decrease after every iteration.

11.Dataset element associated with #10.

12.Variable with the largest change for #11.

13.Jacobian updates - If ADAMS/Solver has

updated the Jacobian, YES appears under

the Jacobian new? header.

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练习 19:汽车后备箱打开机构 III

● 问题描述

● 使用 ADAMS/Solver 仿真所给的马自达 MX-6 后备箱机构模型。

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● 模型描述

● 本章练习中，你可以使用练习 18 — 汽车后备箱打开机构 II

的模型。

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● 开始练习

要开始练习：

1. 从目录下 exercise_dir/mod_19_hatchback_3 启动

ADAMS/View。

2. 从目录 exercise_dir/mod_18_hatchback_2 下导入你在前一章所生成的模型。如果你需要一个正确的模型，可以导入目录exercise_dir/mod_18_hatchback_2/completed 下的文件 hatchback_2_completed.cmd 。

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● 输出一个ADAMS/Solver 的模型文件 (.adm)

要输出模型文件：

1. 从菜单 File 下选择 Export。

2. 选择下列选项，并选择 OK：

● File Type: ADAMS/Solver Data Set

● File Name: hatchback.adm

ADAMS/View 输出文件到你当前的工作目录

exercise_dir/mod_19_hatchback_3中。

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练习 19:汽车后备箱打开机构 III ● 生成一个ADAMS/Solver 的命令文件(.acf)

● 要生成命令文件 (.acf):

1. 打开一个文本编辑器 (UNIX: vi 或 Jot；Windows: Notepad

或 Wordpad)，并生成一个 ADAMS/Solver 的命令文件

(.acf) ，文件中包含下面的命令：

hatchback.adm (the .adm extension is optional)

hatchback_test1

OUTPUT/NOSEPARATOR

DEACTIVATE/MOTION, id=1

SIMULATE/DYNAMIC, END=4, STEPS=40

ACTIVATE/MOTION, id=1

SIMULATE/KINEMATIC, END=7, STEPS=30

STOP

2. 将文件存储在你当前的工作目录

exercise_dir/mod_19_hatchback_3，名为 hatchback.acf

。

Do not enter in acf.

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练习 19:汽车后备箱打开机构 III ● 在独立运行状态下运行 ADAMS/Solver

● 要在独立运行状态下运行 ADAMS/Solver ，你将使用

MSC.ADAMS 的程序菜单，一个基于菜单和文本的界面，在此界面下，你可以在命令行输入命令。

● 准备运行 ADAMS/Solver：

1. 视你所在的工作平台，进行不同的操作：

● Windows：从菜单 Start 下选择 Run 并通过输入

cmd 打开一个命令窗口，改变路径到你当前的工作目录 exercise_dir/mod_19_hatchback_3下。

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● UNIX: 打开一个 UNIX shell 并改变路径到你当前的工作目录

exercise_dir/mod_19_hatchback_3下。

2. 你将在此窗口内运行 ADAMS/Solver 。

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练习 19:汽车后备箱打开机构 III ● 要进行仿真：

1. 使用你刚刚生成的文件 hatchback.acf 进行独立运行

ADAMS/Solver 的仿真，在命令窗口内输入下面的命令：

● Windows: ● adamsxx (其中 xx 为软件的版本号，例如：adams05) (显示

MSC.ADAMS 程序菜单)

● ru-s (运行标准的 ADAMS/Solver 可执行程序)

● hatchback.acf (指定使用该 .acf 进行 ADAMS/Solver 的仿真)

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● UNIX: ● adamsxx -c (其中 xx 为软件的版本号，例如： adams12 -c) (显

示 MSC.ADAMS 程序菜单)

● ru-s (运行标准的 ADAMS/Solver 可执行程序)

● i (设置为交互式)

● hatchback.acf (指定使用该 .acf 进行 ADAMS/Solver 的仿真)

● exit (退出 ADAMS/Solver)

注意: 通常情况下，你应该打开相应的信息文件

(.msg) 并搜索是否有 errors 和 warnings 存在，修改模型文件 (.adm) 和命令文件 (.acf) 以减少errors 和 warnings 。

2. 保留命令窗口处于打开状态，因为你不久还要使用它。

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练习 19:汽车后备箱打开机构 III ● 修改模型文件 (.adm)

● 现在修改模型中弹簧的刚度系数。

● 要修改刚度系数：

1. 在一个文本编辑器内打开 hatchback.adm。

2. 修改两个弹簧的刚度系数为 0.30 N/mm。

3. 另存为 hatchback2.adm。

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● 修改 ADAMS/Solver 的命令文件 (.acf)

● 修改 .acf 以使其使用 hatchback2.adm 修改模型。

● 要修改 .acf 文件：

1. 在一个文本编辑器内，打开 hatchback.acf。

2. 修改 .acf 文件的第一行和第二行如下所示:

● hatchback2

● hatchback_test2

3. 将文件另存为 hatchback2.acf。

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● 在独立运行状态下再次运行 ADAMS/Solver：

● 使用新的命令文件，运行一个 ADAMS/Solver 的仿真。

● 在 ADAMS/View 中比较两次仿真的结果：

● 在 ADAMS/View 中导入两次仿真结果 (hatchback_test1 和

hatchback_test2) 并进行比较。

● 要导入并比较结果：

1. 在 ADAMS/View 的菜单 File 下选择 Import。

2. 要导入结果 hatchback_test1 输入下面参数再选择 OK：

● File Type: ADAMS/Solver Analysis (.req,

.gra, .res)

● File to Read: hatchback_test1.res

● Model Name: hatchback

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3. 要导入结果文件 hatchback_test2，重复步骤 2 导入结果文件hatchback_test2.res。

4. 显示 Database Navigator。

5. 将 Filter 类型从 Modeling 改为 Analyses。

6. 双击模型 hatchback 的名字，确认一下两次仿真结果

hatchback_test1 和 hatchback_test2 都存在，并为模型的子对象。

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● 研究一下两次仿真的结果：

1. 启动 ADAMS/PostProcessor。

2. 从 Simulation 列选择两次仿真结果 hatchback_test1 和

hatchback_test2。

3. 从 Measure 列选择 closing_torque_measure 再选择 Add

Curves。

4. 选择工具 Scale a Curve 将两条曲线都进行比例预算，比例系数为1/700 ， (过程与前面练习 18 相类似)。

5. 删除原来的曲线。

6. 使用工具 Subtract one curve from another 以找出两次仿真最大力的差别，用此值回答本章小结中的问题 2 。

7. 存储你的模型。如果你不想进行下面的练习，直接进行步骤 8 。

8. 退出 ADAMS/View。

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练习 19:汽车后备箱打开机构 III ● 可选任务

在 ADAMS/Solver 中仿真模型：

1. 进行不用脚本的交互式仿真 (没有 .acf 文件)。

2. 从 DOS 窗口的提示行，输入下列命令，其中 xx 代表当前

MSC.ADAMS的版本号:

● adamsxx

● ru-standard

● <CR> (因为你没有 ADAMS/Solver 的命令文件 .acf，按

enter 键)。

ADAMS/Solver 启动了。

3. 在 ADAMS/Solver 中输入：

● hatchback (你 MSC.ADAMS 的模型文件的名字 .adm )

● hatchback_test3 (需要输出结果文件的前缀 .gra, .res,

.out, 等等)

ADAMS/Solver 读入模型并进行装配分析。

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4. 在 MSC.ADAMS/Solver 的命令提示行，按照你原先在 .acf

文件中命令的顺序依次输入。

5. 输完所有命令后，就可以退出 ADAMS/Solver 了，再将结果读入 ADAMS/View，这样你就可以使用动画和曲线来观察结果了。

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● 本章小结

1. ADAMS/Solver 中一个 statement 和一个 command 的区别何在？_________________________________________________

_________________________________________________

________

2. 两次仿真结果 (hatchback_test1 和 hatchback_test2) 中最大的力的差是多少？

_________________________________________________

_________________________________________________

________

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