ADAMS网络协同仿真：Explorer模式的深入应用

摘要：本文详细介绍了ADAMS网络协同仿真新应用，ADAMS通过内置Python建立简洁易用的Web服务，将单机应用延伸到网络协同应用，并利用Excel插件实现仿真数据在客户端和服务器端的数据传递，实现了高性能计算资源的网络利用，并通过网络应用模式将设计工程师和分析工程师有效分工，大大提高了设计-分析效率，有助于企业减少新产品研发迭代，缩短新产品上市时间。

0   引言

ADAMS是美国MSC公司开发的虚拟样机分析软件。ADAMS已经被全世界各行各业的数千家主要制造商采用。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。

随着网络技术和计算机硬件的发展，大量企业已购入用于仿真分析的HPC高性能计算机，并将大量的分析计算提交到服务器上进行计算以提高分析计算速度，为了更好的支持这种基于网络的分析计算，MSC扩展开发了基于多人协同的仿真工作环境ADAMS Explore。

1.ADAMS网络协同应用架构

1.1  系统架构

Adams Explore通过内置的Python构建一套简洁的Web服务体系，用户可通过Python Web服务提交作业到Job Server，也可通过和Excel的紧密集成实现计算作业的提交，Adams计算完成后会将计算结果输出到Excel并反馈到Web页面上，设计分析人员可以下载输出结果进行查看。

1.2 业务需求

随着产品研发不断细化，越来越多的企业研发部分将设计和分析进行分离，设计人员主要对产品进行建模设计，而分析人员主要基于产品模型进行性能仿真分析，由此不可避免的带来设计-分析的迭代问题，设计工程师将模型传递给分析工程师，分析工程师分析完成后将分析结果反馈给设计工程师，设计工程师根据分析工程师的反馈结果进行修改然后再发送给分析工程师，多轮次的迭代势必带来大量的人力、时间浪费，而延缓了产品研发进程。

基于此种应用需求，ADAMS在新版本中植入了Python工具包，并开发了Excel数据模型，分析工程师通过开发的Excel接口可直接将仿真模型导出为Excel数据模型，然后将该模型发送给设计工程师，设计工程师可利用此Excel模型进行参数修改，然后通过Python提供的Web服务，将Excel模型文件提交到安装了ADAMS的高性能计算机上进行分析求解，完成后的求解结果将反馈到Web界面上，设计工程师将输出的结果Excel文件下载并根据需要修改后再次提交计算，这样将大大减少设计-分析迭代时间。

1.3 应用场景

基于网络模式的ADAMS仿真分析计算，其应用场景描述如下：

首先，Adams分析工程师利用Adams Design Exploration模块将仿真模型导出为Excel模型文件，该模型文件包含了所有的求解模型信息、工况信息和求解器配置信息。

然后，设计工程师利用该Excel表格模型，进行相应的模型、工况和求解参数修改，并配置Web服务器信息，利用Excel集成的ADAMS插件将作业进行提交。Web服务器会通过Job Server调用Adams求解器进行计算。

最后，计算结果输出到Excel中并可以在Web页面进行下载，下载后设计工程师可以查看计算结果，并根据设计要求进行相关参数修改，然后再次进行提交计算。

2   ADAMS网络协同应用实现

ADAMS网络协同应用模式作业提交与计算查看流程图如下所示：

整个仿真执行过程分为以下几个阶段：

2.1  创建仿真模型

在ADAMS中创建虚拟样机模型，并设置其求解时间及步长，并在ADAMS中创建仿真执行脚本。

2.2  仿真模型导出

分析工程师在ADAMS中完成仿真模型建模、工况设置和求解设置后，利用ADAMS里面的Design Exploration功能将该模型导出到Excel之中。另外需进行求解设置，求解设置包括：求解web服务器设置、Adams启动设置、计算结果输出、求解脚本设置等。设置完成后可将模型信息、求解信息导出到Excel文件中。

2.3  启动网络服务

导出Excel文件后，在服务器上启动Python Web服务器和ADAMS作业服务器，作业服务启动后将会一直监控作业提交

2.4  提交仿真分析作业

在已经配置好插件的Excel中将导出的模型文件打开，可以看到导出的模型和求解信息，包括基本的模型信息、几何点、设计变量、运动副、样条曲线和设计目标。

2.5  查看仿真作业

在Excel的ADAMS插件Adams Explore Server工具条上点击作业提交（Submit Job）按钮，将作业提交到Web服务器上进行求解，通过点击作业状态刷新按钮和Excel状态栏监控作业完成情况，待作业完成后，可以点击浏览服务器作业查看仿真结果输出。

3   结论

利用ADAMS提供的网络应用配置，可以构建基于单位内部网络的协同仿真环境，实现求解资源的高效利用，建立单位内部设计工程师和分析工程师协作机制，提高不同部门人员间的沟通效率。对于加速产品研发迭代和上市周期，都具有非常现实的实际意义。