4 ADAMS功能介绍

4.1 ADAMS概述

    ADAMS，即机械系统动力学自动分析(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)，该软件是美国MDI公司(Mechanical Dynamics Inc.)开发的虚拟样机分析软件。目前，ADAMS已经被全世界各行各业的数百家主要制造商采用。根据1999年机械系统动态仿真分析软件国际市场份额的统计资料，ADAMS软件销售总额近八千万美元、占据了51%的份额,现已经并入美国MSC公司。

    ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格郎日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。ADAMS软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。

    ADAMS一方面是虚拟样机分析的应用软件，用户可以运用该软件非常方便地对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析；另一方面，又是虚拟样机分析开发工具，其开放性的程序结构和多种接口，可以成为特殊行业用户进行特殊类型虚拟样机分析的二次开发工具平台。

    ADAMS软件由基本模块、扩展模块、接口模块、专业领域模块及工具箱5类模块组成，用户不仅可以采用通用模块对一般的机械系统进行仿真，而且可以采用专用模块针对特定工业应用领域的问题，进行快速有效的建模与仿真分析。

4.2 ADAMS基本功能

    ADAMS软件提供的分析类型如下：

(1)结构静力分析

    用来求解外载荷引起的位移、应力和力，静力分析很适合求解惯性和阻尼对结构的影响并不显著的问题。ADAMS程序中的静力分析不仅可以进行线性分析，而且也可以进行非线性分析，如塑性、蠕变、膨胀、大变形、大应变及接触分析。

(2)结构动力学分析

    结构动力学分析用来求解随时间变化的载荷对结构或部件的影响，与静力分析不同，动力分析要考虑随时间变化的力载荷以及它对阻尼和惯性的影响。可进行ADAMS的结构动力学分析类型包括：瞬态动力学分析、模态分析、谐波响应分析及随机振动响应分析。

(3)结构非线性分析

    结构非线性导致结构或部件的响应随外载荷不成比例变化。ADAMS程序可求解静态和瞬态非线性问题，包括材料非线性、几何非线性和单元非线性三种。

(4)动力学分析

    ADAMS程序可以分析大型三维柔体运动。当运动的积累影响起主要作用时，可使用这些功能分析复杂结构在空间中的运动特性，并确定结构中由此产生的应力、应变和变形。

(5)热分析

    程序可处理热传递的三种基本类型：传导、对流和辐射。热传递的三种类型均可进行稳态和瞬态、线性和非线性分析，热分析还具有可以模拟材料固化和熔解过程的相变分析能力以及摹拟热与结构应力之间的热结构耦合分析能力。

(6)电磁场分析

    主要用于电磁场问题的分析，如电感、电容、磁通量密度、涡流、电场分布、磁力线分布、力、运动效应、电路和能量损失等，还可用于螺线管、调节器、发电机、变换器、磁体、加速器、电解槽及无损检测装置等的设计和分析领域。

(7)流体动力学分析

    ADAMS流体单元能进行流体动力学分析，分析类型可以为瞬态或稳态，分析结果可以是每个节点的压力和通过每个单元的流率，并且可以利用后处理功能产生压力、流率和温度分布的图形显示。另外，还可以使用三维表面效应单元和热－流管单元模拟结构的流体绕流并包括对流换热效应。

(8)声场分析

    程序的声学功能用来研究在含有流体的介质中声波的传播，或分析浸在流体中的固体结构的动态特性。这些功能可用来确定音响话筒的频率响应，研究音乐大厅的声场强度分布，或预测水对振动船体的阻尼效应。

(9)压电分析

    用于分析二维或三维结构对AC（交流）、DC（直流）或任意随时间变化的电流或机械载荷的响应，这种分析类型可用于换热器、振荡器、谐振器、麦克风等部件及其它电子设备的结构动态性能分析。可进行四种类型的分析：静态分析、模态分析、谐波响应分析、瞬态响应分析。

4.3 ADAMS和Pro/E之间的数据转换

    要对一种复杂的机械系统进行比较精确的动力学仿真研究，一种比较流行的解决方案就是用专业的CAD软件和专业的动力学仿真软件进行联合建模，即先用专业的CAD 软件精确建立复杂机械系统各零部件的三维实体图和机构装配图，而后转化到专业的动力学仿真软件下添加复杂的力和约束，最终形成系统的虚拟样机，并在样机上对系统进行动力学仿真研究。但由于当前没有一款软件同时具有专业CAD建模和专业动力学仿真的功能，通常选用的CAD软件和动力学仿真软件是两个不同公司的产品，这就存在两个软件传递过程中“有缝联接”的处理问题。

    目前国内这方面研究的一种常见组合是美国PTC公司的Pro/E 和美国MDI公司的ADAMS，故对于从事复杂机械动力学仿真研究的ADAMS工程师而言，正确处理Pro/E 和ADAMS的传递是确保仿真效果的一项关键技术。对于Pro/E和ADAMS的传递，用MDI公司提供的专用接口模块Mechanism/Pro比较方便，定义好零部件的单位和密度是最基本的要求。

    如今，MDI公司已经发布了ADAMS10.0版本，10.0新版本是在9.0软件的基础上研发的，与其有很好的兼容性，它延续了ANSYS一贯强大的耦合场技术，10.0版本为复杂的流固耦合（FSI）问题提供了更完善的解决方案。该版本整合了世界一流的应力分析和流体分析技术，形成了一套完整的FSI解决方案，通过适合于特定场要求的网格划分，一个单一的几何体可以应用于两种场。该版本提供了有效地解决FSI动力学分析的信息交换功能，目前市场上没有任何其他的FSI软件可以提供如此强大的稳健性和高度的精确性的分析。另外，该版本可以在多个机群进行并行处理解决超大模型。