2.3 RecurDyn軟件介紹

2.3.1 RecurDyn軟件簡介

RecurDyn（Recursive Dynamic）是由韓國FunctionBay公司開發(fā)出的新一代多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真軟件，它采用相對坐標(biāo)系運(yùn)動(dòng)方程理論和完全遞歸算法，非常適合于求解大規(guī)模的多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)問題及復(fù)雜接觸的多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)問題。FunctionBay成立于1997年，目前技術(shù)研究總部設(shè)置于韓國漢城，RecurDyn是世界各地一流專家共同研發(fā)的多剛體動(dòng)力學(xué)的計(jì)算核心，有全球7所大學(xué)共10個(gè)研究試驗(yàn)室共同參加，全球設(shè)分公司的區(qū)域有日本、韓國、美國、中國、德國、印度等。

鑒于RecurDyn的強(qiáng)大求解功能，使得大規(guī)模、高復(fù)雜度、多碰撞等系統(tǒng)的建模求解成為可能，軟件在航空、航天、軍事車輛、軍事裝備、工程機(jī)械、電器設(shè)備、娛樂設(shè)備、汽車卡車、鐵道、船舶機(jī)械及其他通用機(jī)械等行業(yè)都得到了應(yīng)用，具體應(yīng)用如下：

● 輪履式車輛動(dòng)力學(xué)；

● 電器設(shè)備、洗衣機(jī)振動(dòng)分析；

● 高壓/低壓電器開關(guān)；

● 電動(dòng)機(jī)/風(fēng)扇動(dòng)平衡分析；

● 磁盤/光盤驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；

● 壓縮機(jī)動(dòng)力學(xué)分析；

● 推土機(jī)、挖掘機(jī)、壓路機(jī)等動(dòng)力學(xué)行為預(yù)測；

● 零部件和發(fā)動(dòng)機(jī)載荷預(yù)測與尺寸設(shè)計(jì)；

● 電動(dòng)機(jī)及其他驅(qū)動(dòng)裝置功率預(yù)測；

● 振動(dòng)機(jī)沖擊效應(yīng)；

● 傳送機(jī)械、打印、復(fù)印、傳真機(jī)傳送效率；

● 打印、復(fù)印、傳真機(jī)卡紙預(yù)測與改進(jìn)；

● 包裝機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)模擬。

2.3.2 RecurDyn的產(chǎn)品模塊

RecurDyn的產(chǎn)品線分為三類：核心產(chǎn)品，多學(xué)科解決方案產(chǎn)品，接口模塊和面向行業(yè)的專業(yè)產(chǎn)品。

核心產(chǎn)品RecurDyn/Professional是RecurDyn的基礎(chǔ)模塊，包括前后處理器Modeler、求解器Solver及二次開發(fā)平臺ProcessNet。

多學(xué)科解決方案產(chǎn)品提供了可以解決柔性體接觸及大變形的有限元柔體技術(shù)Fflex，以及基于模態(tài)柔性技術(shù)的Rflex分析模塊，接口模塊包含與控制軟件、液壓軟件的接口及與各種CAD軟件的接口。

面向行業(yè)的專業(yè)產(chǎn)品是專門為履帶車輛、媒體傳送、汽車、發(fā)動(dòng)機(jī)等行業(yè)開發(fā)的分析工具，專業(yè)產(chǎn)品模塊提供模板化、參數(shù)化的一體化建模，使用專業(yè)化模塊，可以很方便地建立系統(tǒng)級別的模型。

1.核心產(chǎn)品

1）前后處理模塊

該模塊是RecurDyn前后處理的可視化環(huán)境，可建立機(jī)械系統(tǒng)的虛擬數(shù)字化樣機(jī)模型，定義運(yùn)動(dòng)部件和約束關(guān)系，施加外力或強(qiáng)制運(yùn)動(dòng)，構(gòu)建機(jī)械系統(tǒng)的仿真模型，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、靜平衡、特征值等的分析。

RecurDyn前處理模塊支持二維（2D）、三維（3D）模型建立，可讀取各種CAD格式的模型文件，如Parasolid、IGES、STEP、ACIS、SHL等格式的幾何模型文件，可調(diào)式的彩色顯示功能顯示系統(tǒng)/子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，具有子系統(tǒng)模塊化功能，提供圖層結(jié)構(gòu)管理，支持模型參數(shù)化。

RecurDyn后處理器支持圖表、動(dòng)畫顯示結(jié)果，提供各種數(shù)學(xué)計(jì)算工具及多種信號處理技術(shù)，如曲線編輯器，數(shù)據(jù)過濾器，傅里葉變換，多視窗分割顯示，可輸入外部數(shù)據(jù)文件。

RecurDyn的用戶界面如圖2.5所示。

2）Solver求解器

Solver是RecurDyn的解算器，是產(chǎn)品的核心部分，功能包括運(yùn)動(dòng)學(xué)、靜力學(xué)、非線性動(dòng)力學(xué)求解，具有多種數(shù)值積分器：DDASSL/IMGALPHA/TRKALPHA/HYBRID，針對各種數(shù)值問題實(shí)現(xiàn)高效求解。RecurDyn解算器的特點(diǎn)如下：

● 支持用戶自定義子程序；

● 可執(zhí)行后臺運(yùn)算方式；

● 提供完整的二維/三維接觸力分析，提供Primitive、Surface及Solid三種方式的接觸定義；

● 系統(tǒng)級特征模態(tài)的計(jì)算；

● 線性化系統(tǒng)狀態(tài)矩陣。

3）二次開發(fā)平臺ProcessNet

RecurDyn/ProcessNet是RecurDyn專門為客戶提供的開發(fā)平臺，基于集成在RecurDyn中微軟的.net平臺，客戶可以使用VB，VC及C#等通用語言進(jìn)行開發(fā)。由于使用的是微軟的平臺，客戶可以非常容易地進(jìn)行開發(fā)，把建模過程，仿真分析流程，客戶的經(jīng)驗(yàn)，以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等都集成到軟件中去，這樣可以大大提高仿真效率并積累行業(yè)經(jīng)驗(yàn)。

2.多學(xué)科解決方案產(chǎn)品RecurDyn/Interdisciplinary和接口模塊RecurDyn/Communicator

（1）模態(tài)柔體分析模塊（RecurDyn/R-Flex）。

（2）有限元柔體分析模塊（RecurDyn/F-Flex）。采用MFBD技術(shù)的F-Flex可以直接導(dǎo)入有限元模型，如Nastran的BDF輸入文檔，直接在RecurDyn界面中對網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)施加邊界條件，對網(wǎng)格進(jìn)行操作并進(jìn)行相應(yīng)仿真。F-Flex不受模態(tài)縮減法只適用于小變形、在線性范圍內(nèi)求解的限制，特別適用于大變形及剛體和柔性體、柔性體和柔性體之間的接觸計(jì)算，而且可以直接顯示應(yīng)力、應(yīng)變等的分布。支持NX Nastran/MSC Nastran（.BDF, .DAT），ANSYS （.CDB, .INP）等軟件生成的有限元模型信息。

（3）控制、液壓系統(tǒng)聯(lián)合分析接口模塊（RecurDyn/Control & Hydraulic）。該模塊將機(jī)械系統(tǒng)模型和控制、液壓系統(tǒng)模型有機(jī)地結(jié)合起來，進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)和控制、液壓的聯(lián)合設(shè)計(jì)。可與控制軟件（如MATLAB/Simulink）及專業(yè)的液壓軟件（如AMESim、HyPneu）集成，進(jìn)行復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)仿真。

（4）RecurDyn/Communicators提供各種與CAD軟件的雙向數(shù)據(jù)接口，支持的幾何模型傳遞接口標(biāo)準(zhǔn)有STEP、IGES、ACIS及與CATIA的直接讀寫接口等。另外Communicators還提供有限元接口模塊Meshlnterface，方便與有限元前處理軟件（Femap）等的數(shù)據(jù)傳輸。

3.專業(yè)產(chǎn)品模塊

1）Track-HM，高速運(yùn)動(dòng)履帶系統(tǒng)仿真工具包

Track-HM是專為坦克裝甲等車輛設(shè)計(jì)的專業(yè)化的高機(jī)動(dòng)履帶系統(tǒng)工具包，具有豐富的履帶系統(tǒng)組件，可參數(shù)化地調(diào)節(jié)各部件的幾何形狀。裝配自動(dòng)化，自動(dòng)定義履帶各部件之間的接觸，有豐富的路面供選擇，如圖2.6所示為高速履帶車輛模型。

2）Track-LM，低速運(yùn)動(dòng)履帶系統(tǒng)仿真工具包

Track-HM是專為履帶式工程車輛設(shè)計(jì)的低機(jī)動(dòng)履帶系統(tǒng)工具包，參數(shù)化的部件模型，輕松完成整個(gè)履帶系統(tǒng)的裝配，自動(dòng)定義履帶各部件之間的接觸，提供豐富的路面供選擇。

3）鏈條工具包（Chain）

鏈條工具包可輕松實(shí)現(xiàn)鏈條的裝配，只要單擊連接的部件，即可完成鏈條的裝配過程，包括接觸參數(shù)、襯套特性、鏈節(jié)數(shù)、鏈節(jié)形狀及接觸力輸出等鏈條系統(tǒng)的全部裝配信息。

4）皮帶滑輪工具包（Belt-Pulley）

皮帶滑輪工具包是由模塊化的皮帶和皮帶輪所構(gòu)成，工程師可輕松地設(shè)計(jì)和分析整個(gè)皮帶滑輪系統(tǒng)。皮帶滑輪工具包擁有皮帶滑輪幾何形狀生成器，可生成各種類型的皮帶與滑輪。在應(yīng)用時(shí)只需選擇所需的皮帶滑輪類型，單擊部件就可完成整個(gè)皮帶系統(tǒng)的裝配，自動(dòng)定義皮帶與滑輪之間的接觸作用力，RecurDyn可以精確地給出系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過程中的動(dòng)態(tài)特性，從而改進(jìn)和完善系統(tǒng)設(shè)計(jì)。典型的應(yīng)用包括無級變速系統(tǒng)CVT（轉(zhuǎn)子，法蘭，V形帶輪和V形皮帶），正時(shí)皮帶機(jī)構(gòu)（轉(zhuǎn)子，正時(shí)皮帶輪和正時(shí)皮帶）等。

5）齒輪工具包（Gear）

齒輪工具包提供完整的齒輪建模、分析功能，能夠自動(dòng)生成齒輪的幾何體并自動(dòng)定義接觸關(guān)系。齒輪的種類包含Spur、Helical、Scissors等。齒輪工具包也可以和發(fā)動(dòng)機(jī)等模塊一起進(jìn)行整體分析。

6）發(fā)動(dòng)機(jī)模塊（RecurDyn / Integrated Engine）

RecurDyn發(fā)動(dòng)機(jī)模塊由FunctionBay公司和日本YAMAHA、德國BMW、Porsche等廠商共同合作開發(fā)，廣泛應(yīng)用于各大汽車廠商。發(fā)動(dòng)機(jī)模塊提供了創(chuàng)建詳細(xì)的發(fā)動(dòng)機(jī)虛擬樣機(jī)的功能，為發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)性能的仿真提供了一系列的專用模塊。發(fā)動(dòng)機(jī)模塊可以建立包括正時(shí)鏈/帶、配氣機(jī)構(gòu)、附件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、曲柄連桿活塞系統(tǒng)、齒輪、軸承等在內(nèi)的詳細(xì)的發(fā)動(dòng)機(jī)模型，可以全面了解發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)動(dòng)態(tài)響應(yīng)、子系統(tǒng)/部件（剛性體或柔性體）的運(yùn)動(dòng)、載荷、振動(dòng)/噪聲、耐久性等性能。

7）軸承（Bearing）

軸承是機(jī)構(gòu)中一種常見的連接支承，RecurDyn軸承可供選擇的類型包括圓柱滾子軸承、球軸承和流體潤滑軸承，軸承載荷的計(jì)算是動(dòng)力學(xué)分析中一項(xiàng)非常重要的內(nèi)容，支承結(jié)構(gòu)形式是否合理，對部件的工作精度、傳動(dòng)效率、壽命、成本、裝調(diào)等都有很大的影響，采用軸承工具包可以方便地進(jìn)行上述問題的分析。

8）汽車輪胎特性產(chǎn)品（Tire）

汽車輪胎特性產(chǎn)品提供了一系列方法用于仿真車輛在驅(qū)動(dòng)、轉(zhuǎn)向和制動(dòng)過程中輪胎所形成的力和力矩，用戶可以根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和試驗(yàn)的要求旋轉(zhuǎn)輪胎模型進(jìn)行操作穩(wěn)定或耐久性研究，RecurDyn提供各種研究車輛動(dòng)力學(xué)行為的輪胎及接口模塊，包含F(xiàn)iala/UA / MF /SWFIT / Soil / FTire及用戶自定義模型等。

2.3.3 RecurDyn軟件的特點(diǎn)

RecurDyn軟件的主要特點(diǎn)如下：

● 強(qiáng)大的接觸模擬（包括三維的面—面接觸）；

● 領(lǐng)先的柔性體動(dòng)力學(xué)分析、自動(dòng)建模的專業(yè)化工具包；

● 豐富的軟件接口，包括CAD-Parasolid、Unigraphics、SolidWorks、SolideEdge、Pro/ENGINEER、FEA-MSC/NASTRAN、ANSYS、I-DEAS、MATLAB/Simulink、ADAMS等；

● 使用相對坐標(biāo)系，完全遞歸式方程結(jié)構(gòu)；

● 數(shù)值運(yùn)算器DDASSL/IMGALPHA；

● 數(shù)值阻尼可適應(yīng)性自動(dòng)化；

● 可進(jìn)行批處理運(yùn)算；

● 可調(diào)整CPU的優(yōu)先使用權(quán)，加速分析執(zhí)行。