Simpack基础培训教程中文I

SimpackTrainingSimpackBasicsTraining1Simpack基础培训（1）Simpack基础培训2SimpackAGOverviewofSimpackTrainingsWhatisSimpack?SimpackApplicationAreasSimpackProductsSimpackInterfacesSimpackMBSElementsSimpackMBSEquationsofMotionSimpackSolverOptionsSimpackNumericsSimpackDataFlowSimpackGraphicalUserInterface(GUI)SimpackDocumentationSimpackModelSetupProcessExerciseModelSetupDoublePendulumPreprocessing:BodiesPreprocessing:JointsPreprocessing:SensorsSolver:TestCallSolver:TimeIntegrationPostprocessing:3DAnimationPostprocessing:2DPlotModelSetupTwoMassOscillatorPreprocessing:ForceElementsPreprocessing:ExcitationsSolver:StaticEquilibriumSolver:PreloadSolver:NaturalFrequenciesPostprocessing:ModeShape3DAnimationand2DPlot(Pre,Solver,Post:LinearSystemAnalysis)内容TheorySimpack基础培训3C-----------------------------------------------------Ctask=0:I/O-ValuesC-----------------------------------------------------CParametersC----------CName'123456789012345678901234567890'par_str(1)='Stiffness'par_str(2)='Damping'par_str(3)='ReferenceMarker'基础培训刚柔耦合NVH频域汽车模块铁路模块联合仿真用户子程序TheorySimpack培训一览表风机模块Simpack基础培训4-通用3D机械/机电系统模型建立-强大的时域和频域求解器（精确、快速、稳定和可靠）-2D曲线图和3D可视化-优化的应用建模功能和分析方法-与Matlab/Simulink接口方便-接触分析功能强大-高效和精确的刚柔耦合分析技术-动态载荷数据导出-开放的用户数据接口-实时仿真功能优势明显-……Simpack通用多体动力学仿真软件TheorySimpack简介Simpack基础培训5SimpackTheorySimpack应用行业Simpack基础培训6基础模块-SimpackPre前处理,Post后处理和Solver求解器专业应用模块-发动机Engine(曲轴,配气,正时机构)-汽车Automotive-铁路Rail通用模块-CAD接口-FEM接口-耐久性接口-MATLAB/Simulink接口-实时仿真-用户子程序-FMU接口-接触-更多TheorySimpack产品Simpack基础培训7CATIADSHplusTheoryPERMASMSC.NASTRANNEiNASTRANNXNASTRANSimpack接口Simpack基础培训8物体Body:刚体Rigid柔性梁(SIMBEAM)任意形状的柔性体(FEM-Interface)铰接Joints/约束Constraints:标准:旋转副Revolute(1-3DOF)移动副Prismatic(1-3DOF)用户定义Userdefined(1-6DOF)激励铰接Excitationjoints(基于时间的运动)特殊应用:车/轨副Vehicletrackjoint链节路径副Chainlinkpathjoint虚拟悬架副Virtualsuspensionjoint万向节Cardanjoint等速副Constantvelocityjoint齿轮箱约束(例如差速齿轮,行星轮...)更多参考坐标系ReferenceSystem:惯性固定Inertialfixed移动的MovedTheorySimpack基础元件库（1）Simpack基础培训9力元ForceElementsStandard:弹簧Spring(linear/nonlinear)阻尼Damper(linear/nonlinear)用户定义力Userdefinedforcelaw(通过表达式)激励力Excitationforces(基于时间的力/力矩)特殊应用力:单侧接触力Singlesidedcontact非线性摩擦Non-linearfriction粘滑元件Stick-slipelements轮胎模型Tiremodels链力Chainforces齿轮力Gearwheelforces液压间隙调节器Hydrauliclashadjuster动力阀弹簧接触Dynamicvalvespringcontact柔性齿轮箱Elasticgearbox液压轴承Hydraulicbearing滞后效应Hysteresiseffects衬套频率Frequencydependentbushing测量转换函数力Genericforcesbymeasuredtransferfunctionpointtopoint(ptp)components(cmp)TheorySimpack基础元件库（2）Simpack基础培训10信号操纵SignalManipulatorsPIDT1控制组合PIDT1controllercombinations通用信号操纵Generalsignalmanipulation操纵控制器Manoeuvrecontroller(非线性传递函数)专用控制器Applicationspecificcontrollers(如汽车驱动器)驱动器Actuators力/力矩驱动器Force/torqueactuator运动驱动器Motionactuators传感器Sensors运动测量激励Excitations产生信号以驱动多体系统Theory控制元件ControlElements扰动Disturbances确定信号Deterministic随机信号Stochastic传感器Sensors运动测量KinematicmeasurementsMBS状态MBSstates时间激励Timeexcitations(u-input)信号转换SignalConvertersA/DD/ASimpack基础元件库（3）Simpack基础培训11Kinematics描述系统相对于铰接和约束的运动描述系统受到作用力后的运动Theory多体动力学运动学和动力学Simpack基础培训12绝对坐标法(Simpack可选项)通过惯性坐标系描述刚体运动:运动方程数量很大(每个物体都是要求6个MBS状态变量)描述MBS物体位置的状态变量绝对数值大位置速度加速度位置rxyz(,,)rr方向A(,,)abgIFr2(x,y,z);IFA2(a,b,g)IFr1(x,y,z);IFA1(a,b,g)IFr3(x,y,z);IFA3(a,b,g)123惯性坐标系inertialframeAATheorySimpackMBS方程:相对坐标法(1)Simpack基础培训13相对坐标法(Simpack默认)IFr1(a1);IFA1(a1)位置速度加速度positionrxyz(,,)rrorientationA(,,)abg1r2(a2);1A2(a2)2r3(a3);2A3(a3)123a1a2a3位置惯性坐标系inertialframe方向AAA(,,)a1a2a3通过矢量链描述刚体运动:(如：仅旋转铰接)树形结构Simpack中区分铰接Joints(通过铰接定义树结构)和约束Constraints(闭环铰接)最小坐标运动方程描述MBS物体位置的状态变量绝对数值小TheorySimpackMBS方程:相对坐标法(2)r(a1,a2,a3)Simpack基础培训14一致性测试分析TestCall运动学分析Kinematics平衡Equilibrium静平衡StaticEquilibrium动平衡DrivenEquilibrium预载荷Preload时域分析TimeIntegration测量计算Measurements模态分析Eigenvalues状态空间矩阵输出State-SpaceMatrices联合仿真Co-Simulation实时仿真RealtimeSimpack求解器类型TheorySimpack求解器选项Simpack基础培训15SODASRT_2求解器(Simpack默认)Simpack-特有的、优化的数值方法(DASSL改进)根函数处理方法(集成相对元素)Index2稳定性(根据位移和速度级别求解约束方程)每个状态坐标具有独立的误差控制快速，精确，可靠，稳定没有数值阻尼!TheorySimpack数值求解Simpack基础培训16Simpack帮助文档打开方法:帮助文档快捷方式Simpack菜单Simpack中F1快捷键特点:导航树索引书签精确文本搜索教程参考模型TheorySimpack帮助文档Simpack基础培训17在Simpack中建立模型物体Bodies铰接Joints力元ForceElements约束Constraints激励Excitations传感器Sensors...Mass,CenterofGravity,I-Tensor,Marker,3D-PrimitiveFromMarker,ToMarker,TypeFromMarker,ToMarker,TypeFromMarker,ToMarker,TypeType,Parameter,u-VectorsFromMarker,ToMarker,Type绘制拓扑关系分类成物体，铰接、力元素,...FEMCAD...外部数据实际系统TheorySimpack建模过程Simpack基础培训181.把机械系统分解为物体（Bodies）,铰接（Joints）,约束（Constraints）,力元（ForceElements）2.绘制或描述拓扑图3.为物体(Body)设置下面参数:质量Mass质心CenterofGravity惯量Inertia标记点Markers几何外形Primitives(3D几何)4.为铰接(Joint)设置以下参数:起点标记FromMarker终点标记ToMarker铰接类型JointType5.(约束Constraints)6.(力元ForceElements)TheorySimpack建立模型的步骤Simpack基础培训19练习–认识Simpack软件a.在Simpack软件中打开\modelstraineestart\basicsI\0_Carnival_Ride_Poseidon\Poseidon_communicators.spck模型文件，打开该Simpack模型b.观察Simpack前处理界面布局c.为了更清晰地观察模型，通过鼠标点击按钮，取消Joints、Constraints、Forces和Sensors的显示d.通过Ctrl+鼠标操作，平移、旋转、缩放模型视图e.点击全局显示按钮，用