3. 几何建模与导入
在 RecurDyn 的多体动力学建模流程中，几何体既是可视化的载体，也是质量、惯量、接触与约束的物理基础。RecurDyn/Modeler 提供了两条互补的几何来源路径：一是使用内置的几何创建工具直接建模，二是导入外部 CAD 模型并加以修复与属性关联。理解这两条路径的适用边界，是保证后续动力学求解可信度的前提。
一、内置几何创建工具：从参数到实体
RecurDyn/Modeler 的 Body 几何工具集中在 Body 与 Geometry 面板中，常用类型包括：
- 基本体：Box、Cylinder、Sphere、Cone、Torus，通过位置、方向与尺寸参数直接生成。
- 拉伸/旋转体：Extrude、Revolve，由二维轮廓沿路径或绕轴生成，适合轴类、盘类零件。
- 扫掠与放样：Sweep、Loft，用于变截面或沿曲线路径的构件。
- 布尔运算：Union、Subtract、Intersect，用于组合或挖空实体。
- 片体与线框：Sheet、Curve，用于接触面、轨迹或辅助参考。
创建时需注意坐标系约定：RecurDyn 默认使用右手直角坐标系，Body 的局部坐标系原点通常位于质心或用户指定参考点。若在创建时勾选 Use Mass Properties，系统会依据几何体积与材料密度自动计算质量与惯量；否则需手动输入。对于规则零件，内置工具的优势在于参数可回溯、修改方便，且不会引入外部模型的拓扑缺陷。
二、外部 CAD 模型导入与修复
当零件形状复杂（如工程支架、铸件、焊接结构）时，通常先在 SolidWorks、CATIA、NX、Creo 等 CAD 软件中完成设计，再导入 RecurDyn。常用格式包括 STEP（.stp/.step）、Parasolid（.x_t）、IGES（.igs）与 STL。其中 STEP 与 Parasolid 保留 B-Rep 实体信息，最适合动力学建模；STL 为三角网格，仅适合做接触面或可视化，不建议作为质量属性来源。
导入路径为 File → Import → CAD File，在对话框中指定格式、单位与目标 Body。导入后常见问题及处理方式如下：
- 单位不一致：CAD 以 mm 建模而 RecurDyn 以 m 为默认单位时，模型会放大 1000 倍。应在导入对话框中显式选择
Unit = mm，或导入后整体缩放。 - 破面与缝隙：曲面之间存在微小间隙或重叠，导致无法生成实体。可用
Geometry → Heal中的缝合（Stitch）、补面（Fill Hole）与简化（Simplify）工具修复。 - 冗余细节：倒角、螺纹、小孔等对动力学影响极小，却显著增加计算量。可用
Defeature删除或抑制。 - 多实体合并：一个 CAD 文件包含多个零件时，应分别导入为独立 Body，避免质量属性被错误合并。
三、几何属性与质量属性的关联
几何体本身只描述形状，动力学求解真正需要的是质量 m、质心位置 (x, y, z) 与惯性张量 Ixx, Iyy, Izz, Ixy, Iyz, Ixz。RecurDyn 中通过 Body → Property → Mass Properties 建立关联，有两种方式：
- 由几何自动计算：选择
Calculate from Geometry，输入材料密度，系统按体积积分得到质量与惯量。适用于几何完整、密度均匀的零件。 - 手动输入：直接填写质量、质心与惯量。适用于几何被简化、或需要匹配实测数据的场合。
材料库中常见密度示例：钢约 7850 kg/m³，铝合金约 2700 kg/m³，工程塑料约 1200 kg/m³。若一个支架体积为 2.4×10⁻³ m³，采用钢材料，则质量约为 18.84 kg。惯量则与几何分布密切相关，不能仅凭质量估算。
Calculate from Geometry 会给出错误甚至为零的惯量。此时应回到修复步骤，或改用手动输入并注明数据来源。四、工程支架模型导入实战
以一个典型 L 形钢制工程支架为例，说明完整流程。假设支架在 SolidWorks 中以 mm 建模，外形尺寸 300×200×80 mm，壁厚 10 mm，材料为 Q235 钢。
步骤 1：导出与导入。在 CAD 中另存为 STEP AP214，导入 RecurDyn 时设置 Unit = mm，目标为新建 Body，命名为 Bracket。
步骤 2：检查与修复。使用 Geometry → Check 查看是否为闭合实体。若提示存在 2 处缝隙，用 Stitch 设置公差 0.01 mm 缝合，再用 Simplify 删除 6 个安装小孔与全部倒角。
步骤 3：关联质量属性。在 Mass Properties 中选择 Calculate from Geometry，密度输入 7850 kg/m³。系统计算得到质量约 18.6 kg，质心位于支架几何中心附近，惯量按实际形状积分得到。
步骤 4：验证。将支架与地面通过固定副连接，施加一个已知力矩，做 1 s 的静力学或短时动力学试算，观察角加速度是否与 α = M / I 的估算一致。若偏差超过 10%，应检查惯量输入与约束位置。
完成上述四步后，支架即可作为可信的动力学 Body 参与后续的约束装配、接触定义与求解。需要强调的是，几何修复与质量属性关联并非一次性工作：当 CAD 模型更新时，应重新导入并复核质量属性，避免因几何变化导致惯量失配，进而使仿真结果偏离实际。