2.3 RecurDyn軟件介紹

2.3.1 RecurDyn軟件簡介

RecurDyn（Recursive Dynamic）是由韓國FunctionBay公司開發出的新一代多體系統動力學仿真軟件，它采用相對坐標系運動方程理論和完全遞歸算法，非常適合于求解大規模的多體系統動力學問題及復雜接觸的多體系統動力學問題。FunctionBay成立于1997年，目前技術研究總部設置于韓國漢城，RecurDyn是世界各地一流專家共同研發的多剛體動力學的計算核心，有全球7所大學共10個研究試驗室共同參加，全球設分公司的區域有日本、韓國、美國、中國、德國、印度等。

鑒于RecurDyn的強大求解功能，使得大規模、高復雜度、多碰撞等系統的建模求解成為可能，軟件在航空、航天、軍事車輛、軍事裝備、工程機械、電器設備、娛樂設備、汽車卡車、鐵道、船舶機械及其他通用機械等行業都得到了應用，具體應用如下：

● 輪履式車輛動力學；

● 電器設備、洗衣機振動分析；

● 高壓/低壓電器開關；

● 電動機/風扇動平衡分析；

● 磁盤/光盤驅動機構；

● 壓縮機動力學分析；

● 推土機、挖掘機、壓路機等動力學行為預測；

● 零部件和發動機載荷預測與尺寸設計；

● 電動機及其他驅動裝置功率預測；

● 振動機沖擊效應；

● 傳送機械、打印、復印、傳真機傳送效率；

● 打印、復印、傳真機卡紙預測與改進；

● 包裝機械運動學與動力學模擬。

2.3.2 RecurDyn的產品模塊

RecurDyn的產品線分為三類：核心產品，多學科解決方案產品，接口模塊和面向行業的專業產品。

核心產品RecurDyn/Professional是RecurDyn的基礎模塊，包括前后處理器Modeler、求解器Solver及二次開發平臺ProcessNet。

多學科解決方案產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Fflex，以及基于模態柔性技術的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。

面向行業的專業產品是專門為履帶車輛、媒體傳送、汽車、發動機等行業開發的分析工具，專業產品模塊提供模板化、參數化的一體化建模，使用專業化模塊，可以很方便地建立系統級別的模型。

1.核心產品

1）前后處理模塊

該模塊是RecurDyn前后處理的可視化環境，可建立機械系統的虛擬數字化樣機模型，定義運動部件和約束關系，施加外力或強制運動，構建機械系統的仿真模型，進行運動學、動力學、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，可調式的彩色顯示功能顯示系統/子系統結構，具有子系統模塊化功能，提供圖層結構管理，支持模型參數化。

RecurDyn后處理器支持圖表、動畫顯示結果，提供各種數學計算工具及多種信號處理技術，如曲線編輯器，數據過濾器，傅里葉變換，多視窗分割顯示，可輸入外部數據文件。

RecurDyn的用戶界面如圖2.5所示。

2）Solver求解器

Solver是RecurDyn的解算器，是產品的核心部分，功能包括運動學、靜力學、非線性動力學求解，具有多種數值積分器：DDASSL/IMGALPHA/TRKALPHA/HYBRID，針對各種數值問題實現高效求解。RecurDyn解算器的特點如下：

● 支持用戶自定義子程序；

● 可執行后臺運算方式；

● 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；

● 系統級特征模態的計算；

● 線性化系統狀態矩陣。

3）二次開發平臺ProcessNet

RecurDyn/ProcessNet是RecurDyn專門為客戶提供的開發平臺，基于集成在RecurDyn中微軟的.net平臺，客戶可以使用VB，VC及C#等通用語言進行開發。由于使用的是微軟的平臺，客戶可以非常容易地進行開發，把建模過程，仿真分析流程，客戶的經驗，以及行業標準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經驗。

2.多學科解決方案產品RecurDyn/Interdisciplinary和接口模塊RecurDyn/Communicator

（1）模態柔體分析模塊（RecurDyn/R-Flex）。

（2）有限元柔體分析模塊（RecurDyn/F-Flex）。采用MFBD技術的F-Flex可以直接導入有限元模型，如Nastran的BDF輸入文檔，直接在RecurDyn界面中對網格節點施加邊界條件，對網格進行操作并進行相應仿真。F-Flex不受模態縮減法只適用于小變形、在線性范圍內求解的限制，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算，而且可以直接顯示應力、應變等的分布。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、液壓系統聯合分析接口模塊（RecurDyn/Control & Hydraulic）。該模塊將機械系統模型和控制、液壓系統模型有機地結合起來，進行機械系統和控制、液壓的聯合設計。可與控制軟件（如MATLAB/Simulink）及專業的液壓軟件（如AMESim、HyPneu）集成，進行復雜機械系統仿真。

（4）RecurDyn/Communicators提供各種與CAD軟件的雙向數據接口，支持的幾何模型傳遞接口標準有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）等的數據傳輸。

3.專業產品模塊

1）Track-HM，高速運動履帶系統仿真工具包

Track-HM是專為坦克裝甲等車輛設計的專業化的高機動履帶系統工具包，具有豐富的履帶系統組件，可參數化地調節各部件的幾何形狀。裝配自動化，自動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，低速運動履帶系統仿真工具包

Track-HM是專為履帶式工程車輛設計的低機動履帶系統工具包，參數化的部件模型，輕松完成整個履帶系統的裝配，自動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現鏈條的裝配，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、襯套特性、鏈節數、鏈節形狀及接觸力輸出等鏈條系統的全部裝配信息。

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成，工程師可輕松地設計和分析整個皮帶滑輪系統。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。在應用時只需選擇所需的皮帶滑輪類型，單擊部件就可完成整個皮帶系統的裝配，自動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在運動過程中的動態特性，從而改進和完善系統設計。典型的應用包括無級變速系統CVT（轉子，法蘭，V形帶輪和V形皮帶），正時皮帶機構（轉子，正時皮帶輪和正時皮帶）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，能夠自動生成齒輪的幾何體并自動定義接觸關系。齒輪的種類包含Spur、Helical、Scissors等。齒輪工具包也可以和發動機等模塊一起進行整體分析。

6）發動機模塊（RecurDyn / Integrated Engine）

RecurDyn發動機模塊由FunctionBay公司和日本YAMAHA、德國BMW、Porsche等廠商共同合作開發，廣泛應用于各大汽車廠商。發動機模塊提供了創建詳細的發動機虛擬樣機的功能，為發動機的運動學、動力學性能的仿真提供了一系列的專用模塊。發動機模塊可以建立包括正時鏈/帶、配氣機構、附件驅動系統、曲柄連桿活塞系統、齒輪、軸承等在內的詳細的發動機模型，可以全面了解發動機整機動態響應、子系統/部件（剛性體或柔性體）的運動、載荷、振動/噪聲、耐久性等性能。

7）軸承（Bearing）

軸承是機構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，軸承載荷的計算是動力學分析中一項非常重要的內容，支承結構形式是否合理，對部件的工作精度、傳動效率、壽命、成本、裝調等都有很大的影響，采用軸承工具包可以方便地進行上述問題的分析。

8）汽車輪胎特性產品（Tire）

汽車輪胎特性產品提供了一系列方法用于仿真車輛在驅動、轉向和制動過程中輪胎所形成的力和力矩，用戶可以根據產品設計和試驗的要求旋轉輪胎模型進行操作穩定或耐久性研究，RecurDyn提供各種研究車輛動力學行為的輪胎及接口模塊，包含Fiala/UA / MF /SWFIT / Soil / FTire及用戶自定義模型等。

2.3.3 RecurDyn軟件的特點

RecurDyn軟件的主要特點如下：

● 強大的接觸模擬（包括三維的面—面接觸）；

● 領先的柔性體動力學分析、自動建模的專業化工具包；

● 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；

● 使用相對坐標系，完全遞歸式方程結構；

● 數值運算器DDASSL/IMGALPHA；

● 數值阻尼可適應性自動化；

● 可進行批處理運算；

● 可調整CPU的優先使用權，加速分析執行。