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运动学、动力学计算机仿真分析技术服务
2010年8月3日    评论:    分享:

    来源:上海至信信息科技有限公司

    计算机仿真分析技术服务的主要内容包括:机械制造业产品运动学性能分析、动力学性能分析、及零部件结构的刚度、强度校核分析。服务中心拥有国内外先进计算机辅助工程分析的软件环境,引进国外先进的软件平台,包括ADAMS、COSMOS/Motion等运动学和动力学仿真分析软件,Hyperworks、COSMOS/Works等有限元分析软件,可很好地满足对各种装备制造业产品工作性能进行仿真优化设计,从而极大地改善产品工作性能,缩短产品研发周期,提高产品市场竞争力。

    1)运动学性能分析

    运动学性能分析是动力学性能分析的一个重要分支,考虑机构除质量和力以外的所有工作性能,包括机构运动轨迹、机构上各点的速度、加速度等工作性能。

    ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System)即为机械系统动力学分析软件,美国MSC公司产品。它将多体动力学建模方法与大位移、非线性分析求解功能相结合,并且提供与其它CAD、CAE软件,如三维建模软件Pro/ e、有限元分析软件ANSYS等的集成接口,是目前市场占有率最高的动力学分析软件。用户利用该软件可以方便、快速地创建复杂多体动力学虚拟样机模型,然后在几何模型上施加力/力矩,或者其它运动激励,并执行与实际运动状况相似的仿真测试,输出所要求的位置、力/力矩、速度、加速度等测量值。

    基于ADAMS对机械装置进行运动学仿真时,首先在ADAMS/View环境下建立机械装置的三维模型,添加零部件间的约束。

ADAMS/View环境下建立机械装置
ADAMS/View环境下建立机械装置

并联机构运动学仿真分析
并联机构运动学仿真分析

    对原动件添加motion,并加以驱动,开始仿真。仿真过程中,虚拟样机模型按照特定规律运动,软件实时地记录下各个零部件在任意时刻的运动学特性,并将相关参数以图表曲线或动画的方式呈现出来。

并联机构各支撑杆长度随时间变化曲线
并联机构各支撑杆长度随时间变化曲线

并联机构各铰接副倾角随时间变化曲线
并联机构各铰接副倾角随时间变化曲线

    服务中心正是利用ADAMS等先进的软硬件环境对装备制造业产品进行运动学工作性能分析,实现对产品运动学性能的仿真优化设计,从而极大地改善产品运动学性能。

    2)动力学性能分析

    动力学性能是影响装备制造业产品工作性能的重要因素。动力学性能分析包含运动学分析,是考虑机构包括质量和力属性的所有工作性能,包括机构各零部件的振动、冲击和相互 作用力。

    基于ADAMS对机械装置进行动力学仿真,首先也需要在ADAMS/View环境下建立并联机构的三维模型,或者将其它建模软件中建立起来的模型文件导入该环境,并添加零部件间的约束,必要时还应建立相应的机械装置的工作环境模型。

转向架式月球车仿真模型及动力学仿真环境
转向架式月球车仿真模型及动力学仿真环境

    驱动虚拟样机模型,开始仿真。仿真过程中,软件会实时地记录机械装置各零部件的动力学特性。通过ADAMS/Solver模块,还可以对仿真过程中所获得的零部件动力学特性加以分析和后处理,并以图表的方式显示出来。

转向架式月球车车体速度、加速度及角速度、角加速度曲线
转向架式月球车车体速度、加速度及角速度、角加速度曲线

转向架式月球车动力学特性曲线
转向架式月球车动力学特性曲线


    利用服务中心的软硬件平台,可对装备制造业产品的动力性能进行仿真优化设计,从而极大地提高产品动力学性能,改善机构各零部件的受力,提高产品使用寿命,改善产品工作性能。
 
    3)部件结构的刚度、强度校核分析

    零部件的结构分析与优化对装备制造业产品的工作性能有着重要影响。结构分析与优化中的一个重要前提就是零部件刚度、强度的设计与校核。

产品零部件强度设计
(a)应力云图                             (b)位移云图
产品零部件强度设计

    产品零部件需要可靠地实现其工作性能,需要满足一定的强度和刚度,因此保证产品强度和刚度要求是产品设计的基本要求。利用计算机辅助工程设计手段对产品零部件进行强度设计、刚度设计、屈曲分析、频率分析、动力响应分析、疲劳分析和碰撞冲击分析,得到零部件应力分布云图、应变云图、变形云图和设计校核云图等,实现对零部件在复杂受力情况下的物理属性研究,从而极大地提高产品质量,改善产品工作性能,优化零部件结构设计,节省原材料,提高产品经济效益。

    4)其它工程分析

    利用服务中心的软件硬件环境还可对装备制造业产品进行其它方面的工程分析,包括产品工作机理研究、其它工作性能分析等。

标签:仿真分析
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