RecurDyn由创立于 1997 的韩国FunctionBay Inc公司开发,FunctionBay Inc的创办人为Dr. J.H. Choi 和Dr. D.S. Bae。 Dr. Choi和Bae的导师分别为世界知名多体动力学大师Prof.A.A.Shabana 和Prof. E. J. Haug。RecurDyn 是FunctionBay Inc.所研发和行销的唯一产品。在开发过程中,FunctionBay Inc.结合世界各地一流专家共同研发新一代多刚柔体动力学的计算核心,目前,全球共有 7 所大学共 10 个研究实验室共同参与研究,全球市场布局也遍及五大洲,设有分公司的区域有日本、韩国、美国、中国、德国、印度等。相对来说,RecurDyn是CAE家庭一个较为年轻的成员,但是由于突出的Windows界面操作特点,在使用习惯上更符合东方人的使用习惯,从而具有简单易学容易上手的特点,在了解了它的基本操作习惯后,用户就能够在短时间内进入实际应用状态,解决自己的应用问题。
RecurDyn最新推出的V8R1 版本相对过去的版本作了较大地改进,界面风格也发生了重大的变化。最新版本的RecurDyn V8R1 主要特点如下:
● RecurDyn V8R1 建模仿真环境更为友好方便。
● RecurDyn V8R1 对老用户来说其界面操作环境操作更容易,分析问题更有效;对新用户来说更容易掌握,操作流程更为简化。
● RecurDyn V8R1 采用最新式的Windows风格的功能分区(Ribbon)固定式菜单,固定菜单使得图形工作窗口更大、更有效。
● 大幅度改进了图像引擎显示技术,使得模型、数据图像显示更为出色,能够更为方便地显示修改大型仿真模型;CAD模型文件大小平均缩小一倍,占用内存空间平均缩小 1/3。
● 提供了多种更为快捷方便的功能:改进了传感器功能,新增加了能够测量干涉物体之间最短距离的功能,切平面功能等,这些新功能大大缩短了设计分析的时间。
● MFBD的求解器相对先前的求解器而言,求解更快、要稳定,同时MFBD不但能够求解MFBD模型,而且能够求解包含MFBD模型的刚柔耦合动力学计算模型。
● 在专业领域工具箱首次提供了一体疲劳分析模块RecurDyn/Durability,使得用户能够在RecurDyn的仿真环境下采用MBD + MFBD + Durability完成结构的疲劳寿命分析及损伤预测。
其他更多的功能可以参考相关软件的帮助及官网的相关介绍。
RecurDyn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,其求解器采用相对坐标系,建立系统动力学方程,利用递归算法(recursive formulation)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。递归算法是一种高级计算理论,以其高效而著称,因此,比应用绝对坐标的其他软件具有更快地求解速度,尤其适用于求解大规模、高速刚性问题。RecurDyn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。
RecurDyn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。
RecurDyn的主要特色有以下几个方面:
● 柔性体接触、大变形、非线性的MFBD有限元柔性体技术。
● 快速、高效、可靠的机构系统仿真。
● 丰富、强大地接触建模功能,高效而稳定的接触计算能力。
● 专业工具包快速自动建模,如链、齿轮、履带、皮带、传送等。
● 强大子系统建模管理功能。
● 支持 64-bits 处理超大模型,支持SMP并行计算。
● 基于Windows的友好用户界面。
● 基于VB、C#等的二次开发。
● 图层结构管理,便于仿真模型的管理。
● 仿真模型的树状管理方式,便于查看模型细节。
● 强大地多学科优化分析功能,参数化建模模式,方便建立适用于优化的参数化模型。
● 内置FunctionBay公司开发的控制模块:RecurDyn/CoLink。不需要Matlab/Simulink 和RecurDyn/Control模块,使得控制系统和机械结构系统使用同一个求解器进行求解,提高了计算精度和求解效率,实现了控制与机构的一体化。
RecurDyn软件由基础核心模块(RecurDyn/Professional)、多学科工具模块(Interdisciplinary Toolkit)、接口模块(Communicators)、专业领域工具箱 4 类模块组成,如图 1-4 所示,此外,RecurDyn还为用户提供了二次开发平台RecurDyn/ProcessNet。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地建模与仿真分析。
图 1-4 RecurDyn产品构成
基础核心模块(RecurDyn/Professional)是RecurDyn的核心产品,包括前后处理器(Modeler)及求解器(Solver)、后处理(PostProcessor)。
RecurDyn/Professional允许用户像建立物理样机一样建立任何机械系统的虚拟样机。首先建立运动部件(或者从CAD软件中导入)、用约束将它们连接、通过装配成为系统、利用外力或运动将它们驱动。同时,RecurDyn/Professional支持参数化建模,以便能很容易地修改模型并用于实验研究。
RecurDyn提供了多种积分器DDASSL/IMGALPHA/TRKALPHA/HYBRID,极大地拓展了软件的求解能力,同时,RecurDyn提供的SMP(Shared Memory Parallel)加速了超大柔性体模型的求解速度。
用户在仿真过程进行中或者当仿真完成后,通过后处理(PostProcessor)可以观察主要的数据变化,以及模型的运动,像做实际的物理试验一样。PostProcessor提供了一个统一化的界面,以不同的方式回放仿真的结果。为了能够反复使用、页面设置及数据曲线格式都能保存起来,仿真结果可以以图片的格式或者数据(txt、dat)的形式输出,这样既有利于节省时间也有利于整理标准化的报告格式。此外,还可以方便地同时显示多次仿真的结果以便比较。
RecurDyn的接口模块(Communicators)主要包括同其他第三方软件联合仿真的接口,如Control可以结合Matlab/Simulink进行机械—控制系统的联合仿真,Tire提供轮胎力功能,需要说明的是,在软件中,轮胎既不是刚性体也不是柔性体,而是一组数学函数,由荷兰TNO开发并提供技术支持。RecurDyn/MF Tire为荷兰Delft工业大学的Pacejka等人提出的“Magic Formula”模型,仿真结果有 6 个分量,即三个分力和三个扭矩,能够模拟车辆的启动、转向、加速、打滑等各种工况,能够模拟车辆的轮胎在路面上的各种复杂力学行为,MeshInterface是软件本身提供的网格划分功能,能够形成 MFBD有限元柔性体所需要的网格。RecurDyn/Control & Hydraulic将机械系统模型和控制、液压系统模型有机地结合起来,进行机械系统和控制、液压的联合设计。可与控制软件(如 Matlab/Simulink)及专业的液压软件(如AMEsim、HyPneu)集成,进行复杂机械系统仿真。RecurDyn在本身提供 2D/3D几何造型功能的同时,图形接口模块CAD Exchange还提供了丰富的数据接口,可以导入多种格式的几何模型,如Parasolid(.x_t, .x_b, .xmt_txt, .xmt_bin)、STEP(.step, .stp)(Paid option)、ACIS(.sat)、IGES(.igs)(Paid option)等。
RecurDyn专业领域工具箱是软件本身显著的特点之一,包括送纸机构模块,齿轮元件模块、链条分析模块、皮带分析模块、高速运动履带分析模块、低速运动履带分析模块、轮胎模块、发动机开发设计模块等。
RecurDyn/Track(HM)高机动性履带包是专为坦克装甲等车辆设计的专业化高机动履带系统工具包,丰富的履带系统组件,可参数化地调节各部件的几何形状。工具箱由链齿轮、路面车轮、履带链接、橡胶衬套和地面剖面库等组成。利用这些部件,可以迅速建立履带车辆,分析诸如履带链接和地面之间的接触特性。同时可由稳健的积分器求解驾驶中的强烈摆动问题。
RecurDyn/Track(LM)低机动性履带包是专为履带式工程车辆设计的低机动履带系统工具包。参数化的部件包括链齿轮、单缘轮、双缘轮等。使用者只需轻松单击各个部件就可完成整个履带系统的装配。 RecurDyn/Track(LM)工具箱由链轮、法兰、履带链接、橡胶衬套、辊子护栏和地面剖面库组成。利用这些部件,可以快速建立低机动履带车辆,分析诸如履带链接和地面之间的相互接触特性,以及各种工况中出现的结构问题。
RecurDyn/MTT2D 2D媒介传输包MTT2D 是包含专门的二维建模器和求解器。提供二维运动的媒介轨迹仿真建模,广泛应用于进纸机构(如打印机、复印机、传真机),银行设备(如ATM取款机、点钞机)等。能够检查由于各种原因引起的潜在堵塞,如不同的纸张尺寸、重量和刚度,由于高温、高湿度、磨损等引起纸张属性的不同等。
RecurDyn/MTT3D 3D媒介传输包MTT3D是MTT2D的延伸,是三维的媒介传输系统专门建模器。MTT3D用于仿真媒体传送的三维运动,可以检查由于板形的尺寸﹑重量和刚度的不同所引起的潜在扰动,由于未对准驱动滚轴所引起板材间的速度差,因间隙、磨损所导致的滚轴速度差等。除用于进纸机构外,也广泛应用于传送带机构(如水泥厂、钢厂、玻璃厂)、医疗器械(如X光机、CT机)等。
RecurDyn/Gear 齿轮工具箱提供完整的齿轮建模及分析模块,可自动生成齿轮的几何体及自动定义接触关系。齿轮的种类包含Spur、Helical、Scissors等。该模块还可以和其他模块一起构成一个整体进行分析,如发动机模型。
RecurDyn/Chain 链条可轻松实现链条的装配,装配信息包含了链条系统的全部信息:接触参数、衬套特性、链节数、链节形状及接触力输出信息等。链条系统的几何体包括链齿轮、滚轴、导轨,以及侧向挡板等,可完成链条装配自动化,同时高效的接触算法使得仿真快速稳健。
RecurDyn/ Belt-pulley 皮带滑轮工具包是由模块化的皮带和皮带轮构成的,可轻松设计和分析整个皮带滑轮系统。使用者只需选择所需的皮带滑轮类型,轻松单击各个部件就可完成整个皮带系统的装配,并自动定义皮带与滑轮之间的接触作用力。RecurDyn/Belt-pulley可以精确地给出系统在运动过程中的动态特性,从而改进和完善系统设计。典型的应用包括无级变速系统CVT(转子、法兰、V形带轮和V形皮带)、正时皮带机构(转子、正时皮带轮和正时皮带)等。
此外,还包括轴承模块(Bearing)、发动机配气机构模块(Valva)、多质量弹簧模块(MMS)、发动机曲轴连杆机构(Crank)、发动机活塞连杆机构(Pistion)、发动机配气机构液压挺柱模块(HAT)、正时链机构模块(TChian)、发动机集成仿真模块(Engine)等。汽车大体可分为底盘、传动系、发动机、车体附件四个子系统,无论是单个子系统的动力学行为,还是整机的动态性能(平顺、操稳、载荷预测、舒适性、噪声等),均可利用RecurDyn/Auto进行详细分析,帮助用户找到最佳设计方案。RecurDyn提供了专业的发动机模块:Valve/Crank/Piston /EHD/Bearing/HAT等专门模块进行引擎系统分析;同时还提供了Tire /SoilTire/Driver等用于驱动系统的动力性能分析。
RecurDyn的多学科工具模块(Interdisciplinary Toolkit)主要由以下几个模块组成:
RecurDyn/R-Flex 模态柔体(模态综合法)模块可以读取NX.NASTRAN、MSC.NASTRAN、ANSYS、I-DEAS等软件所计算的振动模态,在充分考虑构件的柔性的情况下进行多体系统的仿真求解,真实反映整个系统的动态特性。R-Flex也可显示计算结果中的变形、应力和应变,从而为结构强度设计提供设计参考。模态综合法的柔性体不适合解决非线性、大变形问题,也不能解决柔性体接触问题。
RecurDyn/F-Flex 有限元柔体模块可以直接导入有限元的模型,如Nastran的BDF输入文档,在RecurDyn中可对网格节点施加边界条件,对网格进行直接操作;可直接生成和修改有限元的材料和属性数据,修改基本的节点和单元信息等。RecurDyn/F-Flex可以克服模态综合法只适用于小变形,在线性范围内求解的局限性;其可进行柔性体、刚体和柔性体、柔性体和柔性体之间的接触计算。
在RecurDyn/Linear 线性特征分析模块中,线性化有助于理解非线性系统在确定状态下的系统行为。如果设计的机械系统涉及控制系统,可以用RecurDyn/Linear 预测机械系统的响应,有利于控制系统的设计。用RecurDyn/Linear 得到系统模型的频域特性也可以和有限元分析或者模态试验的结果进行对比。
RecurDyn/AutoDesign 系统优化模块。在RecurDyn中,用户可以建立全参数化的模型。基于全参数化的模型,用户可以建立真正的数字化样机,可以分析各个参数对整个系统的影响,可以进行DFSS、6σ、DOE、灵敏度及设计优化分析等。