Многотельное моделирование - Multibody simulation

Многотельное моделирование (МБС) - метод Численное моделирование в котором многотельные системы состоят из различных жесткий или же эластичный тела. Связи между телами можно смоделировать с помощью кинематический ограничения (например, шарниры) или силовые элементы (например, пружинные амортизаторы). Односторонние ограничения и Кулоновское трение также может использоваться для моделирования фрикционных контактов между телами.[1]Многотельное моделирование - полезный инструмент для анализа движения. Часто используется во время разработка продукта для оценки характеристик комфорта, безопасности и производительности.[2] Например, многотельное моделирование широко используется с 1990-х годов как компонент конструкция автомобильной подвески.[3] Его также можно использовать для изучения вопросов биомеханика, с приложениями, включая спортивная медицина, остеопатия, и человеко-машинное взаимодействие.[4][5][6]

Сердцем любой программы моделирования многотельных объектов является решатель. Решатель - это набор вычислений алгоритмы которые решают уравнения движения. Типы компонентов, которые можно изучить с помощью моделирования нескольких тел, варьируются от электронных Системы управления к шуму, вибрации и резкости.[7] Сложные модели, такие как двигатели, состоят из индивидуально разработанных компонентов, например поршни /коленчатые валы.[8]

Процесс MBS часто можно разделить на 5 основных действий. Первым действием цепочки процессов MBS является «мастер-модель 3D CAD», в которой разработчики продуктов, дизайнеры и инженеры используют систему CAD для создания модели CAD и ее структуры сборки, связанной с заданными спецификациями. Эта мастер-модель 3D CAD преобразуется во время операции «Передача данных» в форматы входных данных MBS, т.е. ШАГ. «Моделирование MBS» - самый сложный вид деятельности в технологической цепочке. Следуя правилам и опыту, 3D-модель в формате MBS, множественные границы, кинематика, силы, моменты или степени свободы используются в качестве входных данных для создания модели MBS. Инженеры должны использовать программное обеспечение MBS, а также свои знания и навыки в области инженерной механики и динамики машин для построения модели MBS, включая соединения и звенья. Сгенерированная модель MBS используется в следующем упражнении «Моделирование». Моделирование, которое определяется приращениями времени и границами, такими как начальные условия, выполняется MBS Software, то есть MSC ADAMS или RecurDyn. Также возможно выполнить моделирование MBS, используя бесплатные пакеты с открытым исходным кодом Такие как MBDyn, с пакетами САПР, такими как FreeCAD в качестве пре-постпроцессоров для подготовки моделей САПР и визуализации результатов. Последнее мероприятие - «Анализ и оценка». Инженеры используют зависящие от случая директивы для анализа и оценки движущихся путей, скоростей, ускорений, сил или моментов. Результаты используются для включения выпусков или для улучшения модели MBS в случае, если результаты недостаточны. Одним из наиболее важных преимуществ технологической цепочки MBS является возможность использования результатов для оптимизации компонентов главной модели 3D CAD. В связи с тем, что цепочка процессов позволяет оптимизировать конструкцию компонентов, полученные циклы могут использоваться для достижения высокого уровня оптимизации проектирования и модели MBS в итеративном процессе.[9]


Смотрите также: МСК Адамс

Рекомендации

  1. ^ Шиндлер, Торстен. «Моделирование нескольких тел». Курсы: Technische Universität München. Technische Universität München. Получено 20 августа 2013.
  2. ^ Ларссон, Тобиас. «Многотельное динамическое моделирование в разработке продуктов» (PDF). Отделение автоматизированного проектирования, Машиностроительный факультет Технологического университета Лулео. Технологический университет Лулео. Получено 29 августа 2013.
  3. ^ Бланделл, Майк и Дамиан Харти (2004). Подход многотельных систем к динамике транспортного средства. Оксфорд, Массачусетс: Эльзевьер Баттерворт-Хайнеманн. ISBN  0750651121.
  4. ^ Аль Назар, Р .; Т. Ранталайнен; А. Хейнонен; Х. Сиевененд; А. Миккола (2008). «Гибкий подход к моделированию с использованием нескольких тел при анализе деформации большеберцовой кости во время ходьбы» (PDF). Журнал биомеханики. 41 (5): 1036–1043. Дои:10.1016 / j.jbiomech.2007.12.002. HDL:10536 / DRO / DU: 30036187. PMID  18191865.
  5. ^ O’Riordain, K .; ВЕЧЕРА. Томас; Дж. П. Филлипс; Доктор медицины Гилкрист (август 2003 г.). «Реконструкция реальных несчастных случаев с травмами головы в результате падений с использованием динамики нескольких тел». Клиническая биомеханика. 18 (7): 590–600. Дои:10.1016 / S0268-0033 (03) 00111-6. HDL:10197/5951. PMID  12880706.
  6. ^ «Отрасли промышленности: биомеханика». SIMPACK. SIMPACK AG. Получено 27 августа 2013.
  7. ^ «Определение моделирования динамики нескольких тел». Функциональный отсек: RecurDyn. Получено 20 августа 2013.
  8. ^ «Введение в SimMechanics». MathWorks. Получено 20 августа 2013.
  9. ^ Фаат, А. и Андерл, Р. Междисциплинарное и последовательное использование 3D-модели САПР для обучения CAx в инженерных исследованиях. В Международный конгресс и выставка по машиностроению ASME 2016 (стр. V005T06A031-V005T06A031). Американское общество инженеров-механиков. Ноябрь 2016