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1、机械系统动态仿真 Dynamic Simulation of Mechanical System 美国MSC公司 MDI Mechanical Dynamics Inc ADAMS Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems MSC ADAMS Adams 是集建模 求解 可视化技术于一体 的虚拟样机软件 世界上目前使用范围最广 最负盛名的机械系 统仿真分析软件 产生复杂机械系统的虚拟样机 真实地仿真其 运动过程 并且可以迅速地分析和比较多种参 数方案 直至获得优化的工作性能 http 202 38 65 108 ylb yqsb gccl
2、 20050607 16 htm 参考资料 ADAMS 虚拟样机技术入门与提高 郑建荣编著 北京 机械工业出版社 2002 ADAMS实例教程 李军 邢俊文 覃文洁等编 北京 北京理工大学出版社 2002 虚拟样机技术及其在ADAMS上的实践 王国强 张进平 马若丁编 西安 西北工业大学出版社 2002 软件 ADAMS v11 帮助文档 作业 上机练习1 2 3 上机大作业 参考ADAMS View 使用入门练 习 ftp 202 38 71 7 Username student Password student 虚拟样机 Virtual Prototyping 真实系统的功能仿真 大大减少
3、 设计 样机 试验 改进 循环所需时间 提高产品质量 降低成本 目标是将开发时间从60个月降为12个月 和 把成本从60 70亿降为10亿美元 Boeing Commercial Airplane Group Getting There Faster 数字汽车 Full Vehicle 底盘引擎传动车身 Suspension Steering Brakes Tires Valvetrain Cranktrain Chain Belt Acc Drives Transmission Clutch Differential Axles CV Body in white Frame Seating
4、Restraints Road Driver Test Rigs 虚拟样机成功案例 Daimler ChryslerDaimler Chrysler汽车汽车 降低成本降低成本 8000 8000万元万元 上市时间提前上市时间提前8 8个月个月 每辆汽车利润增加每辆汽车利润增加 1 500 1 500元元 物理样机从物理样机从5050辆减少为辆减少为 3131辆辆 汽车机械铁路 工程机械航空 航天 国防 虚拟样机技术 在各主要工业部门都取得显著成就 飞机着陆时的起落架变形 飞机着陆时的起落架变形 ADAMS PPT 后处理 液压 机械仿真 Hydraulic Mechanical Simulat
5、ion 可运行包含液压回路 的整个系统仿真 静态 瞬态 动态和 线性分析 调整液压元件参数使 系统优化 获得所有液压仿真分析结果 包括压力 流量 阀门位置 油缸 位置等 空间望远镜展开系统概念设计 高性能越障机器人的性能设计 ADAMS View Solver 求解器 ADAMS PostProcessor 后处理 ADAMS Controls 控制 ADAMS Hydraulics 液压 ADAMS Flex 柔性 ADAMS Animation 动画 ADAMS Linear 线性 ADAMS Exchange 接口 ADAMS Insight 优化 ADAMS Car 轿车 Vehicl
6、e Design Suspension Design ADAMS Driver 驾驶员 ADAMS Engine 引擎 ADAMS Pre 轿车性能 ADAMS Tire 轮胎 ADAMS Rail 机车 CAT ADAMS MECHANISM Pro ADAMS SDK CAD 嵌入模块 ADAMS 动态仿真模块 MSC Software MSC ADAMS MSC Nastran MSC Fatigue集成方式 由MSC Nastran对部件进行有限元分析 生成含有模态信息的mnf文件 将mnf文件导入MSC ADAMS中 创建刚柔耦合模型 由MSC ADAMS对机构进行动力学分析 分析得
7、载荷和位移等边界条件可转入MSC Nastran进行详细的应力 振动 噪音分析 分析得到的载荷时间历程信息可通过格式文件转入MSC Fatigue中进行疲劳分析 数字工程 Digital Engineering Product Data Management System Traditional Component focused CAD CAE CAM System focused Virtual Prototyping Design Development Production CADCAECAM Virtual Mock up Virtual Prototyping Maintain C
8、ollapse 选Same As和维持 Maintain 当设标记Mar 1与标记Mar 的方位关系如下 ORI RELATIVE TO 90d 90d 0 MODEL 1 PART 1 MAR 2 执行之前 执行之后 维持 Maintain 参数化 使用f x 工具 Collapse 选收缩 Collapse 使对象的标记与参考点 标记重合 实行后位置关系成为 LOC RELATIVE TO 0 0 0 model 1 part 1 POINT 1 执行前 执行后 收缩 Collapse 参数化 使用f 工具 Collapse 选项Same As和收缩Collapse使对象标记的方位与参考
9、点或标记坐标系方位完全相同 施行后方位关系成为 ORI RELATIVE TO 0 0 0 MODEL 1 PART 1 MAR 2 原方位 施行后 选项 Collapse 沿轴定向 Along Axis 使标记 约束 力的坐标系的一轴矢与两标记的联接矢量同向 对杆件上标记Mar 4设定如下条件时 ORI ALONG AXIS MODEL 1 PART 1 MAR 4 MODEL 1 PART 1 MAR 1 z 当拖动标记Mar 1时 约束杆件的标记Mar 4的Z轴 因而杆件 始终保持与Mar 4 Mar 1的联接矢量同向 用选项Same As 或In Plane 可使3轴或两轴互相平行 设
10、计变量 Design Variables 创建设计变量 Build Design Variable New 在任意对话框的数值输入区 限于标量 弹出右键菜 单 选 Parameterize Create Design Variable 修改设计变量 Build Design Variable Modify 删除设计变量 Edit Delete 弹出Database Navigator 选设计变量 OK Tools Table Editor 选Variables 选要删的设计变量 右键菜单 Delete 创建设计变量 变量名 单位 类型 Real Integer String Object 标准
11、值及值范围 绝对最大 最小值 差值 最小值 最大值 允许优化时不考虑值的范围 列出允许值 还可自己定点数及其数值 按 Generate 允许设计研究不考虑此列表 创建设计变量允许值 实验设计步骤 确定实验目的 如确定哪些变量对系统影响最大 选择一组因子 Factor 测量系统的响应 确定每个因子的值 levels 计划一组实验 runs or trials 每组实验用不同的因子 这些实验的组合称为实 验设计 执行这些实验 记录各实验中系统的性能 分析性能的不同 确定哪些最影响系统性能因素 实验设计过程 实验设计中的水平 不直接给出因子 Factor 的值 只给出索引号 即因 子的水平号 如 2
12、 1 0 1 2共5个水平或 1 1 两个水平等 最小的水平号对应因子的最小允许值 最大的水平号 对应因子的最大允许值 中间的水平号对应的值平均 分配 例如某因子的最大允许值为16 最小允许值为0 3个 水平的索引号为 1 0 1 分别对应于0 8 16 选择水平的通常方法 Screening 选择最影响系统的性能的因子 只选取 最大和最小值 故通常称为两水平分析 Response Surface Methods RSM 将实验结果拟 合多项式 易于判断参数对系统性能的影响 而且可 以作为优化的输入 或作为大系统的子系统模型 二 次 Quadratic RSM选择最大 最小和平均值进行 3个水
13、平的分析 三次 Cubic RSM用最大 最小 1 3和2 3范围4个水平的分析 选择水平的方法 Full Factorial 全因子法 Fractional Factorial 部分因子法 Plackett Burman 法 Box Behnken 法 Central Composite Faced CCF 法 D Optimal 法 Full Factorial 全因子法 最全面 用各个因子水平的所有组合进行分析 试验次数为 mn m 水平数 n 因子数 只适合因子数少的场合 可进行混合水平分析 各个因子可取不同的水 平数 部分因子法 Fractional Factorial 和 Plac
14、kett Burman 法用 全因子设计的子集 所以也称为缩减因子设计 reduced factorial designs Fractional Factorial 设计用的实验次数为2的整 数幂 4 8 16 Placket Burman设计用的实验次数为4的整数倍 4 8 12 48 Box Behnken 法 每个因子用3个水平 但只用 部分组合 如右图 3个因子用3个水平 在每两个因子组成的参数平 面上只取4点 中心再取1点 共13次实验 全因子法要 33 27次实验 可能的因子数为 3 4 5 6 7 9 10 11 12 16 Central Composite Faced CCF
15、 法 取参数平面上的顶点和中心点 实验次数为2n 2 n 1 多于Box Behnken法 D Optimal 法 从大量候选点中随机挑选 可事先指定试验次 数 每个因子的水平数 挑选的准则是选出的点组成的矩阵的行列式 determinant 值最大 这表示矩阵的列向量 相关性最小 数据的建立和访问 数据类型 数组 Array 曲线 Cirve 样条 Spline 矩阵 Matrix 字符串 String 建立和储存各种类型的数据可方便重复使用 并节省内存 保存和访问数据 数据类型 数组 Array 曲线 Cirve 样条 Spline 矩阵 Matrix 字符串 String 建立和储存各种
16、类型的数据可方便重复使用 并节省内存 数据单元的用途 Array 定义输入值 变量 初始条件 可用于线性状态方程 通用状态方程 传递函数和ARYVAL run time函数 Curve 定义三维参数曲线 曲线点直接给定或用子程序 可 用于Curve to curve和 point to curve约束 B spline 样条曲线 和CURVE run time 函数 Spline 定义插值的离散数据 可用于AKISPL和CUBSPL run time函数 Matrix 两维数组的值可用于线性状态方程 曲线和多点力 String 定义字符串 可用于轮胎 TIRSUB GTSRTG用户 子程序 建立数据单元方法 在ADAMS View 菜单Build Data elements 选 Array Curve Spline Matrix String 选New 创建新的数据单元 Modify 修改数据单元 数组单元 Array 普通 初始条件 General Initial Conditions 定义通常 的数组或系统单元的初始条件 用常数数组或用户子 程序形式表示 状态数组 States X
