ADAMS/Cable绳索仿真

1 概述

在实际生活中有大量的绳索类传动运动形式。绳索类部件看似简单，但是用计算机软件对其模拟时却存在较大障碍。以钢丝绳为例，通常都是通过细长的钢丝螺旋缠绕在一起形成，在工作时当施加拉力载荷于其上，除了材料自身的拉力作用外，各个钢丝之间的外表面还有摩擦力的作用；并且在模拟钢丝绳的变形状态时，如弯转、缠绕等，往往使用离散元的思想，将整条钢丝绳离散成多个小段，各个小段之间再定义约束或柔性连接，这确实是一种较为现实的方法，但若用户手动完成往往又需要很长的时间，且要求用户对Adams软件具有较高的使用水平。

为此MSC公司推出Adams/Cable模块，方便用户使用，提高建模效率，能实现对绳索类动力学问题的精确模拟。目前Cable模块已经集成到最新发布的Adams/Machinery机械包中，提升改进了操作界面和功能，更加方便用户使用。

2 Adams Cable模块介绍

AdamsMachinery Cable是一个高效的绳索滑轮专用工具，其主要功能就是满足用户对绳索类问题的快速建模与精确求解，模拟的对象包括各种钢丝绳，传送带，胶片等传动装置。该工具对绳索滑轮系统进行快速建模及评估，可以精确计算绳索振动和张紧力，分析绳索滑移对系统承载能力的影响，通过添加或去除绳索长度的方式研究绞盘效果。

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  ADAMS Cable模块的启动界面

Cable模块通过用户向导界面实现绳索系统部件的自动化建模，按照向导顺序，通过5个建模步骤，其中包含Anchor锚点、Pulley滑轮、Cable绳索的建模界面，用户输入参数即可快速生成绳索系统模型。

在建立Anchor时，使用一个Adams系统状态变量作为Winch值，实现绞车的定义。

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  锚点建模对话框

通过分别定义滑轮的属性和数量，生成滑轮模型。

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定义滑轮属性和数量后生成的滑轮模型

在绳索建立对话框里，分别选择起始锚点、终止锚点以及滑轮的缠绕顺序（默认为逆时针方向），并设置绳索的参数，生成绳索模型。

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绳索建模和参数设置对话框

ADAMSCable提供两种绳索的生成方式：simplified类型不考虑绳索的质量和惯量，这种类型绳索没有晃荡姿态的模拟；discretized类型使用离散思想，将绳索离散成多个小单元，使用约束和力元进行关联，根据定义的拓扑选项最小化系统自由度，并且需要根据滑轮直径设置单元尺寸，这时是考虑质量的，因此可以方便地模拟出绳索晃荡姿态，并且还可模拟出绳索和滑轮的接触力效果。

（1）simplified类型           （2）discretized类型

两种类型的绳索仿真模型

3 应用案例

    （1）通过Cable模块建立Guide类型的绳索滑轮机构，不仅能模拟出绳索与滑轮之间的接触力，还能仿真其中一个滑轮的动态扭动，模拟更加真实的工作过程。

绳索滑轮机构

（2）使用AdamsCable模拟吊装设备的工作过程，可以方便地模拟出绳索在工作过程中的晃荡现象。

吊装设备仿真

4 结束语

AdamsMachinery Cable是一个高效的绳索滑轮专用工具，能对绳索滑轮系统进行快速建模及评估，可以精确计算绳索振动和张紧力，分析绳索滑移对系统承载能力的影响，通过添加或去除绳索长度的方式研究绞盘效果。另外，Adams/Cable还可以和Adams其他功能模块一同使用，实现更为复杂的仿真分析。

5 参考信息

适用版本：Adams2013.1及以后版本