RecurDyn多体动力学仿真基础应用与提高
目 录
第1章 多体动力学及虚拟样机技术 1
1.1 多体系统动力学研究状况 1
1.1.1 多刚体系统建模理论 2
1.1.2 刚柔耦合多体系统动力学的进展 4
1.1.3 模态柔性体建模原理 4
1.1.4 有限元柔性体建模原理 8
1.2 多体系统动力学建模与求解 14
1.3 虚拟样机技术 16
1.4 多学科仿真技术 17
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第1章 多体动力学及虚拟样机技术 1
1.1 多体系统动力学研究状况 1
1.1.1 多刚体系统建模理论 2
1.1.2 刚柔耦合多体系统动力学的进展 4
1.1.3 模态柔性体建模原理 4
1.1.4 有限元柔性体建模原理 8
1.2 多体系统动力学建模与求解 14
1.3 虚拟样机技术 16
1.4 多学科仿真技术 17
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刘义，西北工业大学博士毕业后，从事多种研究工作，并在河南科技大学任教至今。从事的研究项目有： 1、基于虚拟设计制造技术的大型矿井提升装备开发. 国家863项目（项目编号：2004AA41140）＆#61548;2、大型提升机设备及关键技术研究.河南省科技创新人才计划.（项目编号： 0621000800）＆#61548;3、土压平衡盾构 主轴承性能及可靠性分析. 国家863项目(项目编号：2007AA041801—01)
本书以*版的RecurDyn V8R1为平台，系统介绍RecurDyn的各项基本功能和机械工程开发的专业模块。通过本书的学习，读者不仅能够掌握RecurDyn的基本操作，还能够掌握利用虚拟样机技术解决相关工程领域实际问题的思路，以及建模方法，培养应用多体动力学理论解决实际问题的能力。
全书分为12章，重点介绍RecurDyn的工作界面、仿真类型、接触建模、设计函数、刚柔耦合动力学系统建模的使用方法，并对相关仿真参数设置的含义，以及方法进行深入详细地介绍。通过针对各内容精心设计的典型案例学习，读者能轻松掌握RecurDyn的建模仿真方法，本书提供全部教学案例下载。
全书分为12章，重点介绍RecurDyn的工作界面、仿真类型、接触建模、设计函数、刚柔耦合动力学系统建模的使用方法，并对相关仿真参数设置的含义，以及方法进行深入详细地介绍。通过针对各内容精心设计的典型案例学习，读者能轻松掌握RecurDyn的建模仿真方法，本书提供全部教学案例下载。
目 录
第1章 多体动力学及虚拟样机技术 1
1.1 多体系统动力学研究状况 1
1.1.1 多刚体系统建模理论 2
1.1.2 刚柔耦合多体系统动力学的进展 4
1.1.3 模态柔性体建模原理 4
1.1.4 有限元柔性体建模原理 8
1.2 多体系统动力学建模与求解 14
1.3 虚拟样机技术 16
1.4 多学科仿真技术 17
1.5 RecurDyn软件概述 18
1.5.1 RecurDyn软件简介 18
1.5.2 RecurDynV8R1基本模块 19
1.6 RecurDynV8R1的安装启动 23
1.6.1 RecurDynV8R1的安装 23
1.6.2 RecurDyn文件系统 25
1.7 本章小结 26
第2章 RecurDyn工作界面及基本功能 27
2.1 RecurDyn仿真的基本步骤 27
2.1.1 建模和仿真的步骤 27
2.1.2 多体动力学仿真的基本概念 28
2.2 启动RecurDyn 30
2.2.1 启动RecurDyn/Moder 30
2.2.2 RecurDyn/Moder的工作界面 32
2.2.3 RecurDyn的工作界面新旧版本的比较 33
2.3 RecurDyn工具主菜单 40
2.3.1 File文件菜单 40
2.3.2 Home本地菜单 41
2.3.3 SubEntity参数化建模菜单 55
2.3.4 Analysis分析菜单 66
2.3.5 Professional专业菜单 75
2.3.6 Flexible柔性体建模工具菜单 78
2.3.7 Durability 疲劳分析菜单 79
2.3.8 CoLink控制建模工具菜单 79
2.3.9 AutoDesign优化设计工具菜单 79
2.3.10 Communicator通信接口工具菜单 80
2.3.11 Toolkit行业子系统建模工具菜单 80
2.3.12 ProcessNet二次开发工具菜单 81
2.4 RecurDyn的工具栏 81
2.4.1 RecurDyn的视图控制工具 81
2.4.2 RecurDyn模型显示模式（Rendering Mode）工具 82
2.4.3 工作平面设定（Working Plane Setting）工具 83
2.4.4 RecurDyn图层控制命令 85
2.4.5 RecurDyn其他建模工具 86
2.4.6 RecurDyn切割显示工具 87
2.4.7 RecurDyn快速访问命令 89
2.4.8 RecurDyn右击快捷命令 90
2.5 本章小结 91
第3章 RecurDyn的几何建模 92
3.1 RecurDyn的实体建模 93
3.1.1 RecurDyn编辑模式 93
3.1.2 RecurDyn的坐标系统 95
3.1.3 RecurDyn创建基本几何体 96
3.1.4 RecurDyn创建复杂几何体 100
3.1.5 Ground建模 105
3.1.6 外部几何模型的导入 105
3.1.7 几何体的复制 105
3.2 体属性的修改 106
3.2.1 体几何形状的修改 106
3.2.2 体特性的修改 107
3.2.3 体几何位置的修改 110
3.3 RecurDyn建模实例 116
3.3.1 机械手实体建模 116
3.3.2 RecurDyn曲柄摇杆机构建模 126
3.3.3 RecurDyn几何模型的导入 130
3.3.4 RecurDyn几何模型零部件的隐藏 132
3.4 本章小结 134
第4章 约束及载荷 135
4.1 RecurDyn中运动副的建模 135
4.1.1 约束种类及简介 136
4.1.2 创建约束 137
4.1.3 添加驱动 139
4.1.4 定义摩擦 141
4.1.5 定义运动副需要注意的几个问题 148
4.2 运动副、驱动及柔性连接创建实例 149
4.2.1 运动副的添加实例一 149
4.2.2 运动副的添加实例二 154
4.2.3 关于约束冗余 159
4.3 本章小结 163
第5章 模型施加载荷 164
5.1 基本概念 164
5.1.1 创建外力 165
5.1.2 创建特殊力 168
5.1.3 柔性连接 174
5.2 RecurDyn建模常用技巧 185
5.2.1 导航按钮 186
5.2.2 图层的使用 187
5.2.3 常用操作技巧 188
5.3 添加载荷实例 193
5.3.1 定义载荷实例一 193
5.3.2 定义载荷实例二 203
5.4 本章小结 208
第6章 仿真分析 209
6.1 仿真类型 209
6.1.1 动力学/运动学分析 211
6.1.2 静力学分析 214
6.1.3 Eigenvalue 特征值分析 216
6.1.4 Pre Analysis 预分析 218
6.1.5 Frequency Response Analysis频率响应分析 219
6.1.6 Scenario脚本仿真 219
6.1.7 仿真控制 223
6.2 RecurDyn的测量工具 223
6.2.1 RecurDyn /Request的输出请求 223
6.2.2 RecurDyn /Scope 227
6.2.3 RecurDyn /Measure 228
6.3 本章小结 231
第7章 结果后处理 232
7.1 后处理基本用途 232
7.2 RecurDyn后处理的启动与退出 233
7.3 RecurDyn后处理界面 234
7.3.1 快捷命令菜单 235
7.3.2 File菜单 235
7.3.3 Home菜单 237
7.3.4 Tool菜单 248
7.3.5 RecurDyn后处理数据库 261
7.4 螺旋推进器仿真及结果后处理 267
7.4.1 螺旋推进器仿真模型建模 267
7.4.2 模型的预分析及其结果后处理 273
7.4.3 动力学/运动学分析及其结果后处理 274
7.4.4 特征值分析及结果后处理 288
7.4.5 时域内的特征值分析及结果后处理 290
7.4.6 脚本分析 291
7.5 本章小结 293
第8章 RecurDyn高级建模技术 294
8.1 RecurDyn的接触建模 294
8.1.1 RecurDyn的接触类型 295
8.1.2 RecurDyn的接触算法 296
8.1.3 RecurDyn的接触建模方法 298
8.1.4 RecurDyn的接触信息设置 304
8.2 RecurDyn的子系统建模技术 314
8.2.1 子系统 314
8.2.2 子系统建模 316
8.2.3 子系统之间的建模操作 317
8.2.4 子系统的导入、导出操作 318
8.2.5 子系统的编辑操作 319
8.3 建模实例 319
8.3.1 接触建模仿真实例1——电泳杆干涉检验仿真 319
8.3.2 接触建模仿真实例2——锁紧机构运动分析 329
8.3.3 接触建模仿真实例3——齿轮传动精度对比分析 334
8.3.4 子系统建模实例——机器人手臂运动仿真 342
8.4 本章小结 354
第9章 RecurDyn函数表达式 355
9.1 函数表达式创建 355
9.2 函数表达式中变量的使用 356
9.3 函数表达式的调用 357
9.4 函数表达式编辑 357
9.5 RecurDyn函数表达式的种类 358
9.5.1 基本数学函数（Fortran Functions） 359
9.5.2 位移函数（Displacement Functions） 363
9.5.3 速度函数（Velocity Functions） 368
9.5.4 加速度函数（Acceleration Functions） 369
9.5.5 力（力矩）函数（Force and Torque Functions） 369
9.5.6 特殊力函数（Specific Force Functions） 370
9.5.7 传感器函数（Sensor Functions） 372
9.5.8 IF函数（Arithmetic IF Function） 373
9.5.9 插值函数（Interpolation Functions） 375
9.5.10 变量和微分函数（Variables and Differential Equations） 377
9.5.11 预定义函数（Predefined Functions） 382
9.5.12 时间函数（Time） 390
9.5.13 应力/应变函数（Stress/Strain Function） 390
9.6 函数应用实例 392
9.6.1 函数应用实例1——挖掘机动力学仿真 392
9.6.2 函数应用实例2——活塞机构动力学仿真 400
9.7 本章小结 402
第10章 模态柔性体建模 403
10.1 柔性多体系统动力学研究状况 403
10.2 基于模态柔性体刚柔耦合动力学仿真过程 404
10.3 RecurDyn模态柔性工作界面介绍 405
10.4 生成RFI文件 405
10.4.1 利用Nastran生成RFI文件 405
10.4.2 利用ANSYS生成RFI文件 414
10.4.3 编辑模态柔性体RFlexBody 427
10.4.4 RFlex仿真结果等值云图显示控制 431
10.4.5 RFlexBody应力振型界面 437
10.4.6 RFlexBody有限元载荷数据输出 439
10.5 本章小结 448
第11章 有限元柔性体 449
11.1 有限元柔性体FFlex概述 449
11.2 FFlex支持的单元类型 450
11.3 FFlex有限元柔性体建模 452
11.3.1 FFlex有限元柔性体建模环境 453
11.3.2 FFlex的网格划分工具Mesher 477
11.3.3 FFlex的Mesh Interface 487
11.3.4 FFlex有限元柔性体接触建模 488
11.3.5 FFlex有限元柔性体载荷 499
11.4 FFlex结果后处理 501
11.4.1 柔性体结果云图显示 501
11.4.2 FFlex单元数据的输出 505
11.5 疲劳分析 506
11.6 本章小结 507
第12章 刚柔耦合仿真实例 508
12.1 模态柔性体在刚柔耦合动力学模型中的使用 508
12.1.1 装载机RFlex柔性体动力学仿真 508
12.1.2 焊接机器人RFlex柔性体动力学仿真 520
12.2 有限元柔性体在刚柔耦合动力学模型中的使用 528
12.2.1 阀门凸轮机构的FFlex柔性体动力学仿真 528
12.2.2 行星轮FFlex柔性体动力学仿真 535
12.3 RecurDyn中两种柔性体仿真实例 541
12.3.1 发动机曲柄连杆机构柔性体动力学仿真 542
12.3.2 摩擦提升机柔性体动力学仿真 554
12.4 本章小结 564
^ 收 起
第1章 多体动力学及虚拟样机技术 1
1.1 多体系统动力学研究状况 1
1.1.1 多刚体系统建模理论 2
1.1.2 刚柔耦合多体系统动力学的进展 4
1.1.3 模态柔性体建模原理 4
1.1.4 有限元柔性体建模原理 8
1.2 多体系统动力学建模与求解 14
1.3 虚拟样机技术 16
1.4 多学科仿真技术 17
1.5 RecurDyn软件概述 18
1.5.1 RecurDyn软件简介 18
1.5.2 RecurDynV8R1基本模块 19
1.6 RecurDynV8R1的安装启动 23
1.6.1 RecurDynV8R1的安装 23
1.6.2 RecurDyn文件系统 25
1.7 本章小结 26
第2章 RecurDyn工作界面及基本功能 27
2.1 RecurDyn仿真的基本步骤 27
2.1.1 建模和仿真的步骤 27
2.1.2 多体动力学仿真的基本概念 28
2.2 启动RecurDyn 30
2.2.1 启动RecurDyn/Moder 30
2.2.2 RecurDyn/Moder的工作界面 32
2.2.3 RecurDyn的工作界面新旧版本的比较 33
2.3 RecurDyn工具主菜单 40
2.3.1 File文件菜单 40
2.3.2 Home本地菜单 41
2.3.3 SubEntity参数化建模菜单 55
2.3.4 Analysis分析菜单 66
2.3.5 Professional专业菜单 75
2.3.6 Flexible柔性体建模工具菜单 78
2.3.7 Durability 疲劳分析菜单 79
2.3.8 CoLink控制建模工具菜单 79
2.3.9 AutoDesign优化设计工具菜单 79
2.3.10 Communicator通信接口工具菜单 80
2.3.11 Toolkit行业子系统建模工具菜单 80
2.3.12 ProcessNet二次开发工具菜单 81
2.4 RecurDyn的工具栏 81
2.4.1 RecurDyn的视图控制工具 81
2.4.2 RecurDyn模型显示模式（Rendering Mode）工具 82
2.4.3 工作平面设定（Working Plane Setting）工具 83
2.4.4 RecurDyn图层控制命令 85
2.4.5 RecurDyn其他建模工具 86
2.4.6 RecurDyn切割显示工具 87
2.4.7 RecurDyn快速访问命令 89
2.4.8 RecurDyn右击快捷命令 90
2.5 本章小结 91
第3章 RecurDyn的几何建模 92
3.1 RecurDyn的实体建模 93
3.1.1 RecurDyn编辑模式 93
3.1.2 RecurDyn的坐标系统 95
3.1.3 RecurDyn创建基本几何体 96
3.1.4 RecurDyn创建复杂几何体 100
3.1.5 Ground建模 105
3.1.6 外部几何模型的导入 105
3.1.7 几何体的复制 105
3.2 体属性的修改 106
3.2.1 体几何形状的修改 106
3.2.2 体特性的修改 107
3.2.3 体几何位置的修改 110
3.3 RecurDyn建模实例 116
3.3.1 机械手实体建模 116
3.3.2 RecurDyn曲柄摇杆机构建模 126
3.3.3 RecurDyn几何模型的导入 130
3.3.4 RecurDyn几何模型零部件的隐藏 132
3.4 本章小结 134
第4章 约束及载荷 135
4.1 RecurDyn中运动副的建模 135
4.1.1 约束种类及简介 136
4.1.2 创建约束 137
4.1.3 添加驱动 139
4.1.4 定义摩擦 141
4.1.5 定义运动副需要注意的几个问题 148
4.2 运动副、驱动及柔性连接创建实例 149
4.2.1 运动副的添加实例一 149
4.2.2 运动副的添加实例二 154
4.2.3 关于约束冗余 159
4.3 本章小结 163
第5章 模型施加载荷 164
5.1 基本概念 164
5.1.1 创建外力 165
5.1.2 创建特殊力 168
5.1.3 柔性连接 174
5.2 RecurDyn建模常用技巧 185
5.2.1 导航按钮 186
5.2.2 图层的使用 187
5.2.3 常用操作技巧 188
5.3 添加载荷实例 193
5.3.1 定义载荷实例一 193
5.3.2 定义载荷实例二 203
5.4 本章小结 208
第6章 仿真分析 209
6.1 仿真类型 209
6.1.1 动力学/运动学分析 211
6.1.2 静力学分析 214
6.1.3 Eigenvalue 特征值分析 216
6.1.4 Pre Analysis 预分析 218
6.1.5 Frequency Response Analysis频率响应分析 219
6.1.6 Scenario脚本仿真 219
6.1.7 仿真控制 223
6.2 RecurDyn的测量工具 223
6.2.1 RecurDyn /Request的输出请求 223
6.2.2 RecurDyn /Scope 227
6.2.3 RecurDyn /Measure 228
6.3 本章小结 231
第7章 结果后处理 232
7.1 后处理基本用途 232
7.2 RecurDyn后处理的启动与退出 233
7.3 RecurDyn后处理界面 234
7.3.1 快捷命令菜单 235
7.3.2 File菜单 235
7.3.3 Home菜单 237
7.3.4 Tool菜单 248
7.3.5 RecurDyn后处理数据库 261
7.4 螺旋推进器仿真及结果后处理 267
7.4.1 螺旋推进器仿真模型建模 267
7.4.2 模型的预分析及其结果后处理 273
7.4.3 动力学/运动学分析及其结果后处理 274
7.4.4 特征值分析及结果后处理 288
7.4.5 时域内的特征值分析及结果后处理 290
7.4.6 脚本分析 291
7.5 本章小结 293
第8章 RecurDyn高级建模技术 294
8.1 RecurDyn的接触建模 294
8.1.1 RecurDyn的接触类型 295
8.1.2 RecurDyn的接触算法 296
8.1.3 RecurDyn的接触建模方法 298
8.1.4 RecurDyn的接触信息设置 304
8.2 RecurDyn的子系统建模技术 314
8.2.1 子系统 314
8.2.2 子系统建模 316
8.2.3 子系统之间的建模操作 317
8.2.4 子系统的导入、导出操作 318
8.2.5 子系统的编辑操作 319
8.3 建模实例 319
8.3.1 接触建模仿真实例1——电泳杆干涉检验仿真 319
8.3.2 接触建模仿真实例2——锁紧机构运动分析 329
8.3.3 接触建模仿真实例3——齿轮传动精度对比分析 334
8.3.4 子系统建模实例——机器人手臂运动仿真 342
8.4 本章小结 354
第9章 RecurDyn函数表达式 355
9.1 函数表达式创建 355
9.2 函数表达式中变量的使用 356
9.3 函数表达式的调用 357
9.4 函数表达式编辑 357
9.5 RecurDyn函数表达式的种类 358
9.5.1 基本数学函数（Fortran Functions） 359
9.5.2 位移函数（Displacement Functions） 363
9.5.3 速度函数（Velocity Functions） 368
9.5.4 加速度函数（Acceleration Functions） 369
9.5.5 力（力矩）函数（Force and Torque Functions） 369
9.5.6 特殊力函数（Specific Force Functions） 370
9.5.7 传感器函数（Sensor Functions） 372
9.5.8 IF函数（Arithmetic IF Function） 373
9.5.9 插值函数（Interpolation Functions） 375
9.5.10 变量和微分函数（Variables and Differential Equations） 377
9.5.11 预定义函数（Predefined Functions） 382
9.5.12 时间函数（Time） 390
9.5.13 应力/应变函数（Stress/Strain Function） 390
9.6 函数应用实例 392
9.6.1 函数应用实例1——挖掘机动力学仿真 392
9.6.2 函数应用实例2——活塞机构动力学仿真 400
9.7 本章小结 402
第10章 模态柔性体建模 403
10.1 柔性多体系统动力学研究状况 403
10.2 基于模态柔性体刚柔耦合动力学仿真过程 404
10.3 RecurDyn模态柔性工作界面介绍 405
10.4 生成RFI文件 405
10.4.1 利用Nastran生成RFI文件 405
10.4.2 利用ANSYS生成RFI文件 414
10.4.3 编辑模态柔性体RFlexBody 427
10.4.4 RFlex仿真结果等值云图显示控制 431
10.4.5 RFlexBody应力振型界面 437
10.4.6 RFlexBody有限元载荷数据输出 439
10.5 本章小结 448
第11章 有限元柔性体 449
11.1 有限元柔性体FFlex概述 449
11.2 FFlex支持的单元类型 450
11.3 FFlex有限元柔性体建模 452
11.3.1 FFlex有限元柔性体建模环境 453
11.3.2 FFlex的网格划分工具Mesher 477
11.3.3 FFlex的Mesh Interface 487
11.3.4 FFlex有限元柔性体接触建模 488
11.3.5 FFlex有限元柔性体载荷 499
11.4 FFlex结果后处理 501
11.4.1 柔性体结果云图显示 501
11.4.2 FFlex单元数据的输出 505
11.5 疲劳分析 506
11.6 本章小结 507
第12章 刚柔耦合仿真实例 508
12.1 模态柔性体在刚柔耦合动力学模型中的使用 508
12.1.1 装载机RFlex柔性体动力学仿真 508
12.1.2 焊接机器人RFlex柔性体动力学仿真 520
12.2 有限元柔性体在刚柔耦合动力学模型中的使用 528
12.2.1 阀门凸轮机构的FFlex柔性体动力学仿真 528
12.2.2 行星轮FFlex柔性体动力学仿真 535
12.3 RecurDyn中两种柔性体仿真实例 541
12.3.1 发动机曲柄连杆机构柔性体动力学仿真 542
12.3.2 摩擦提升机柔性体动力学仿真 554
12.4 本章小结 564
^ 收 起
刘义，西北工业大学博士毕业后，从事多种研究工作，并在河南科技大学任教至今。从事的研究项目有： 1、基于虚拟设计制造技术的大型矿井提升装备开发. 国家863项目（项目编号：2004AA41140）＆#61548;2、大型提升机设备及关键技术研究.河南省科技创新人才计划.（项目编号： 0621000800）＆#61548;3、土压平衡盾构 主轴承性能及可靠性分析. 国家863项目(项目编号：2007AA041801—01)
本书以*版的RecurDyn V8R1为平台，系统介绍RecurDyn的各项基本功能和机械工程开发的专业模块。通过本书的学习，读者不仅能够掌握RecurDyn的基本操作，还能够掌握利用虚拟样机技术解决相关工程领域实际问题的思路，以及建模方法，培养应用多体动力学理论解决实际问题的能力。
全书分为12章，重点介绍RecurDyn的工作界面、仿真类型、接触建模、设计函数、刚柔耦合动力学系统建模的使用方法，并对相关仿真参数设置的含义，以及方法进行深入详细地介绍。通过针对各内容精心设计的典型案例学习，读者能轻松掌握RecurDyn的建模仿真方法，本书提供全部教学案例下载。
全书分为12章，重点介绍RecurDyn的工作界面、仿真类型、接触建模、设计函数、刚柔耦合动力学系统建模的使用方法，并对相关仿真参数设置的含义，以及方法进行深入详细地介绍。通过针对各内容精心设计的典型案例学习，读者能轻松掌握RecurDyn的建模仿真方法，本书提供全部教学案例下载。
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