Adams动力学分析标准教程
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1.2.2 拓展模块

拓展模块提供了进一步的多学科解决方案,主要包括机-电-液一体化解决方案的控制模块(Adams Controls)和机电一体化模块(Adams Mechatronics),刚柔耦合及疲劳一体化解决方案的刚柔耦合分析模块(Adams Flex)、自动柔性体生成模块(Adams ViewFlex)和耐久性分析模块(Adams Durability),系统振动性能分析解决方案的振动分析模块(Adams Vibration)。同时,这个模块还包括直接的CAD数据接口模块(Adams Geometry Translators)、优化/试验设计模块(Adams Insight)等。

1.控制模块

Adams Controls可以将控制系统与机械系统集成在一起进行联合仿真,以实现一体化仿真。主要的集成方式有两种:一种是将Adams建立的机械系统模型集成到控制系统仿真环境中,组成完整的机-电-气-液耦合系统模型进行联合仿真;另一种是将控制软件中建立的控制系统导出到Adams的模型中,利用Adams求解器进行机-电-气-液耦合系统的仿真分析。

2.机电一体化模块

使用Adams Mechatronics可以将控制系统更方便地集成到用户的机械系统模型中。该模块提供建模元素,实现与虚拟控制系统之间进行信息的传递,这就意味着完整的系统级优化将更容易实现,尤其对于一些复杂问题更为适用,如车辆设计中扭矩协调控制策略问题或重载机械中液压系统的性能优化等。

3.刚柔耦合分析模块

零部件的弹性形变对机械系统的性能有多大的影响?是否有破坏性的碰撞?是否会造成系统自锁和过早失效?控制系统是否能按照预定的要求运行?Adams Flex使工程师能够研究在整个机械系统中部件的弹性形变的作用和影响。

使用模态综合法,将有限元软件分析结果融入整个系统的仿真中。应用这种方法可以去除影响不大的模态,进而大大提高仿真的速度。运动部件的应力、应变的可视化效果,使用户能够快速地识别和记录过载发生的时刻。仿真的结果如零部件应变、载荷时间历程以及振动频率等都可以用于应力、疲劳、噪声和振动等后续分析中。

4.自动柔性体生成模块

Adams ViewFlex是集成在Adams View中的自动柔性体生成工具,它使用户不必离开Adams View即可创建柔性体,并且不需要借助任何有限元软件,这个模块让有关柔性体的仿真分析比传统方式更流畅、更高效。

5.耐久性分析模块

Adams Durability可用于生成子系统或零部件的载荷时间历程,驱动疲劳分析的工具(如MTS设备或疲劳分析软件),并且可用于在Adams中对部件进行概念性疲劳强度方面的研究。

疲劳试验是产品开发过程中很重要的一个方面。优良的疲劳性往往可能与产品的其他性能相矛盾,如走行性能、操控性能或NVH〔Noise(噪声)、Vibration(振动)、Harshness(声振粗糙度)〕性能。找到一个各方面都满足性能要求的平衡点非常有必要,但传统的实物疲劳试验的方法可能导致开发时间延长。使用Adams Durability,用户可以利用已有的Adams的模型结果来驱动疲劳分析的工具,如MTS设备或疲劳分析软件。

海克斯康与MTS公司和nCode公司进行合作,以保证Adams Durability可以解决疲劳试验问题。MTS的虚拟实验室(Vritual Test Laboratory,VTL)技术与Adams Durability进行数据交换,以提供标准机械试验系统所用的动力学模型。Adams Durability同时提供方便的接口给MSC.Fatigue和nCode的FE-Fatigue软件包完成零部件的疲劳寿命预测。常用的试验数据格式,如DAC和RPC格式,可以双向地输入和输出。使用Adams Durability,可以在Adams View中进行概念性的应力应变研究,以及在MSC.Nastran中做更详细的应力应变分析。Adams Durability也扩展了Adams PostProcessor的功能,可以动态显示柔性部件的应力应变情况,也可以绘制被测节点随时间变化的应力应变情况,如合成应力、最大剪切应力、主应力或应力应变的单个分量。

6.振动分析模块

Adams Vibration用于机械系统在频域的强迫振动分析。Adams Vibration首先对系统进行线性化分析,然后计算特征值、特征向量以及在强迫激励作用下的传递函数和功率谱密度函数等频域特性,这一过程非常快捷,可以得到频域的精确解。同时可以考虑系统中的液压和控制对整个系统的影响。

在实验室或场地中进行的振动试验是既费时又昂贵的,而且一般只能在设计的后期进行。使用Adams Vibration,用户能在设计的前期就进行振动性能方面的试验,可以进行减振、隔振设计及振动性能优化,并且可以根据根轨迹图进行稳定性分析,得到的输出数据可以用来进行NVH研究。NVH性能参数在很多机械系统设计中都是极为重要的考察因素,诸如汽车、飞机、铁道车辆和卫星系统设计。但设计最合适的NVH性能参数会导致很多其他问题,如系统中某个部件受到一个激励就会影响到系统中的其他部件。

7.CAD数据接口模块

Adams Geometry Translators是全新的CAD数据直接接口模块,借助这个模块,Adams与CAD软件之间进行数据的导入、导出不必转换成中间格式,可直接读取CAD装配体到Adams中并生成Adams运动部件,几何定义更加精确。Adams Geometry Translators支持的软件有CATIA、Pro/E、SOLIDWORKS、UG、Inventor、ACIS和VDA等。

8.优化/试验设计模块

设计越复杂,影响设计的因素也就越多。由于各个参数之间可能是相互影响的,因此在每次只改变一个参数的情况下很难判断设计是否更优。如果同时改变多个参数,那将需要进行指数级的仿真计算,并且将产生庞大的仿真数据,而且对仿真数据的处理也很困难,很难判断到底哪些参数是主要的,哪些参数是次要的。

利用Adams Insight,工程师可以对功能化数字样机进行系统的研究和深入的分析,并且可以与整个团队分享自己的研究成果。研究策略可以应用于部件或子系统,或者扩展到评估多层次问题中,实现跨部门的设计方案优化。Adams Insight鼓励设计团队在各个层次进行协同,甚至将供应商包括在内,通过网页或者数据表格实现数据交换,从而使设计人员、研究人员以及项目管理人员能够直接参与“What-if”的研究,而不需要接触到实际的仿真模型。通过分享这些研究成果,可以使整个团队加强交流并加速决策。

Adams Insight的分析结果基于网页技术的公示,工程师可以方便地将仿真试验结果置于Intranet或Extranet网页上。不同部门的人员(如设计工程师、试验工程师、企业决策人员等)可以共享分析成果,推进决策进程,最大限度地降低决策的风险。Adams Insight是一个选装模块,既可以在Adams View、Adams Car中运行,也可以脱离Adams单独运行。

应用Adams Insight,工程师可以规划和完成一系列仿真优化试验,从而精确地预测所设计的复杂机械系统在各种工作条件下的性能。使用Adams Insight提供的对试验结果进行各种专业化的统计分析工具,通过试验方案设计,可以更好地理解和掌握复杂机械系统的性能及其相关知识。利用Adams Insight,可以有效地区分关键参数和非关键参数,观察其对产品性能的影响,帮助工程师更好地了解产品的性能。在产品制造出来之前,可以综合考虑各种制造因素的影响(如配合公差、装配误差、加工精度等),大大地提高产品的可靠性。