Создание нового материала.

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

Depth

Depth – глубина

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

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|

Stction Transition Dynamic

μ=μd

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