Лекция 1
MS ADAMS
Автоматизация динамических расчётов механических систем.
1. Лабораторный практикум
2. Учебный справочник по ADAMS
3. Изучение конструкций АД и ЭУ с совместным пользователем полётов
И – идея
ГУ – Граничные условия
3D – объёмная модель
Д – динамический расчёт
П – прочность
Пр – производство
1. Внешний вид и управление.
2. Краткая теория расчётов.
3. Создание геометрических моделей.
4. Запуск расчёта.
5. Граничные условия.
6. Типы функций.
7. Датчики.
8. Знакомство с постпроцессором.
9. Поле статистики и редактирования графиков.
10. Компонентные силы и силы трения.
11. Сенсоры, параметризация.
12. Заключение рассказа о твердотельной геометрии.
Модули: ADAMS
¨ Car – для проектирования и анализа авто-подвесок и моделирования общей динамики транспортных средств.
¨ Engine – анализ поршневых двигателей.
¨ Exchange – импорт и экспорт модулей.
¨ Flex – позволяет составлять деформируемые составляющие модели.
¨ Hydraulics – модуль для модулирования пневмо-гидро систем управления.
¨ Linear – линеаризует нелинейные уравнения для получения собственных частот.
¨ Postprocessor – обработка результатов решения.
¨ Solver – решатель.
¨ Vibration – для проведения виброанализа модели.
¨ View – интерактивная графическая среда.
Механизм – система взаимосвязей тел с определённостью относительного движения.
Приведение масс –характеризуется двумя параметрами: масса, моменты инерции относительно осей.
нагрузка – воздействие на звено, изменяющее его Ek.
Сила инерции – реакция на поступательное ускорение центра масс.
Основные задачи динамики – при известной кинематической схеме, определённых массовых характеристик в звеньях и заданных внешних нагрузках можно решить две основные задачи динамики.
1. Определить уравновешивающую нагрузку на звено, обеспечивающее достижение заданного движения.
2. Определить движение звена, при заданных внешних нагрузках.
Расчёт:
1. Структурный анализ – исследование состава механизма, степень подвижности, выделение определённых групп звеньев, для которых известны методики решений.
2. Кинематический анализ – исследование движения звеньев в механизме. (S=1) (DOF=1)
3. Динамический анализ – исследование нагрузки на звенья в механизме. (DOF>1)
Лекция 2
Терминология полёта.
Attachment Point – точка присоединения – маркер, в котором возможно взаимодействие с деформируемым телом.
Body – тело – иногда выступает синонимом слова часть, чаще обозначает совокупность жёстко связанных между собой частей.
Constraint – связь – кинематические граничные условия, идеализированные шарниры, базовые геометрические ограничения, контактные силы, заданное перемещение.
Flexible body – деформируемое тело, на анализе Крейга - Бамптона.
Ground – Земля – особая деталь, которая всегда существует в модели, заполняет весь объём экрана, не занятый другими деталями, она неподвижна и служит основанием к которому крепится каркас модели. Не имеет массы и моментов инерции, к ней может добавляться созданная геометрия. По умолчанию является инерциальной системой, относительно которой осуществляется измерение скоростей и ускорение деталей. Геометрию на Земле можно перемещать, двигая специально созданный на ней маркер.
Joint – сложная комбинация граничных условий, которые имитируют реальные шарниры.
Marker – локальная система координат, характеризуется положением и направлением осей, при расчёте в шарнирах концентрирующихся в массе частей. Маркер бывает фланирующим и плавающим.
Measure – датчик измеряет параметры системы. (скорость, сила)
Model – законченная сборка какого-либо узла, замкнутая, имеющая чёткую иерархию. Модель соединяется из частей с помощью шарниров.
Modeling database – база данных – файл с расширением *.bin, в котором независимо хранятся одна или несколько моделей, а также размеры последнего расчёта.
Part – часть – цельная деталь, характеризующаяся геометрией, массой и моментами инерции. Части объединяются с помощью шарниров в модель.
Point – точка – характеризуется только расположением и не влияет на расчёт.
Redundant Constraint – избыточная связь – использование этого понятия связано с шарнирно-твердотельной геометрией. Подобные тела изменяются лишь в одном ограничении по каждой из степеней свободы. Если движению в одном направлении препятствуют две или более связи, то все они считаются избыточными и при расчёте отличаются автоматически в производном порядке.
Simulate – расчёт от заданных параметров до конечного результата.
Tool box – панель инструментов.
Triad – маленький указатель глобальных осей.
Working Grid – рабочая сетка- трафарет.
ЦСК (GCS) – центральная система координат, связанная с землёй.
Параметры тела:
Length - длина
Wight - ширина
|
Основные принципы расчёта кинематики и динамики.
 |
|
|
|
Основой для систем уравнений, описывающих динамику системы n-твёрдых тел, находящихся под действием заданных сил и m-голономными связями послужили уравнения в форме Эйлера-Л.
, 
, 
, 
Для задания движения твёрдого тела используется инерциальные глобальные координаты, его центры масс и углы Эйлера. По умолчанию ориентация определяется последовательными поворотами вокруг главных центральных осей тела.
Ψ – угол прецессии, θ – угол нутации, φ – собственного вращения.
Физический смысл уравнения – в каждый момент времени сила реакции в закреплениях тел (шарнирах) должно быть уравновешивание внешними силами и силой инерции, действующими в механизме.
ГУ бывают:
1. Кинематические – накладывают ограничение на перемещение тел, лишая их степеней свободы. (шарнир)
2. Динамические – не изменяют число степеней свободы
Далее система, состоящая из маркеров и ГУ числено интегрируемое для каждого положения звеньев в механизме.
Краткое знакомство с интерфейсом STEP, IGES, DXF, DWS, Warefraut, SIL, Pare solid.
Лекция 3
Geometric Modeling – модель твердотельной геометрии.
1) Construction:
· Линии и точки – безмассовые.
· Маркер – локальная система координат.
· Линия, дуга, сплайн – для создания тел.
2) Solids – здесь тела имеют массу (кроме плоскости). Геометрические примитивы, стержень, многоугольник из групп асура.
3) Булевые операции – соединение, связь, пересечение, вырезание, разгруппирование.
Шарниры (Joints)
1) General constraint – универсальный шарнир с заданием диффур связи.
2) Higher Pair Constraints – шарниры скольжения.
3) Joint Primitives – базовые ограничения.
4) Joints – физические шарниры.
· At point – совпадение двух точек.
- определяются голономные связи.
· In plane – движение в плоскости.
 |
· Перпендикулярность
· Совпадение ориентаций
- ортогональность.
1) Цилиндрический шарнир: 2 At point + 2 перпендикулярности
2) Универсальный: 2 совпадения + ортогональность
3) Поступательный (In Line) – движение точек по прямой и условие параллельности
Motion Generator – задание движения.
Create Forces – сосредоточенные, специальные, псевдодеформируемые.
Лекция 4
Кинематический расчёт для тел с одной степенью свободы.
Есть три типа времени:
1. Время расчёта (за которое компьютер рассчитывает модель)
2. Физическое время (существует внутри модели)
3. Время анимации (скорость воспроизведения видео)
Интерактивный режим расчёта – обычный.
Сирины – подпрограммы на языке Adams_solve.
Специальные расчёты – собственных форм, виброрасчёт, на устойчивость.
Setting → Solver (решатель)
1) Изменение решателя (integrator)
Review - анимация
1) Animation controls
Редактор функций
Он позволяет связывать между собой параметры модели.
Конструкторские и модельные функции.
Конструкторские – до начала расчёта.
Модельные – в процессе расчёта.
Все функции зависят от времени.
Конструкторские функции:
User – Written
System – supplied (поддержание системой)
Функции системы: в меню Builder, т.к. они используются для создания модели до начала расчетов.
1) Moth Functions – модельные функции (в нём 27 функций)
2) Location/Orientation – положение и ориентация (32 функции) (3 координаты, 3 угла)
3) Modeling Functions – модельные функции (характеристики модели только в нулевой момент времени)
4) Matrix/Array Functions – операции с матрицами и массивы (около 120)
5) String – строковые функции, при создании меню и подпрограмм (24)
6) Database – функции для работы с базами данных (БД) (38 штук) позволяют управлять моделями внутри БД.
7) File – операции с файлами.
8) Misc – прочерк (другие функции – 89 штук)
9) Constents – интенарные константы 8 штук
Модельные функции: (11 категорий)
(Получают из редактирования элемента: Modify-Builder)
1. Displacement – функция перемещения – пять групп: 1) вдоль x,y,z,Σ 2) угловые перемещения x,y,z 3) угол Эйлера 4) телесный угол (объёмный угол) 5) перемещение в углах
2. Velocity – скорость: 1) линейная скорость 2) угловая скорость 3) модельная скорость 4) проекционная скорость вдоль вектора
3. Acceleration – ускорение: линейное, угловое, модельное
4. Contact – контактные функции: односторонний и двусторонний удары
5. Spline – устойчивость
6. Force in Object – сила в объекте (16 штук)
7. Resultant Force – результирующая сила (сила по осям) – группы сил и моментов
8. Math Functions – математические функции
9. Data Element – элементы данные (работа с массивами и матрицами)
10. Subroutine – загрузка подпрограмм
11. Constants & Variables – константные и переменные (JF - ветвление)
117 модельных функций. Всего 500 функций пакета.
Контакт в ADAMS бывает одно – двухсторонний.
Контакт = Жёсткость - Демпфирование
if 
if 
 |  | ||
К – жёсткость
- расстояние между точками
е – экспонента контакта (Force exponent)
e<1 – мягкий контакт
е=1 – пружина
е>1 – жёсткий контакт
по умолчанию е=2,2
С – коэффициент демпфирования (Damping)
d – максимальная глубина проникновения одного тела в другое (Penetretion)
Лекция 5
Силы трения
Stiction: |Vrel| < ΔVs
0<μ<μc
Transition: ΔVs<|Vrel|<1,5ΔVs
μd<μ<μs
Dynamic: 1,5 ΔVs<|Vrel|
|
|
 |
μd – динамический коэффициент трения
μs – трение покоя
Deaction Arm
Датчики
Measure - простые и сложные
Function – модельный датчик
Постпроцессор
F8 – график
Панель графиков
Data – позволяет выбрать тип данных для графика
Math – позволяет их редактировать
Simulation – выбор расчёта
Position – перемещение
Acceleration – ускорение
Angular – угловые
Kinetic Energy - 
Панель статистики позволяет получать информацию о графике
Панель редактирования – для проведения операций под прикрытием
Панель Анимации
Создание нового материала.
Сенсоры и параметризация
Параметризация бывает геометрическая и силовая
Геометрическая: по точкам, с использованием переменных.
Силовая - параметризация ГУ математическими выражениями.
Design of Experiments – сравнение с экспериментом.
Деформируемые тела
Крейг – Бамптон (модельный анализ)
1) Разбиение на формы колебаний.
2) Принцип модельной суперпозиции.
Σ геометрическое суммирование влияния всех форм колебаний можно получить итоговое перемещение в каждой точке тела.
Чем больше частота, тем меньше вклад энергии в систему.
М=6n+p+b
M – количество форм
n – точки присоединения
b – количество форм твёрдого тела
p – количество свободных форм колебаний
