ADAMS--虚拟样机技术入门与提高

ADAMS--虚拟样机技术入门与提高介绍内容:1.软件介绍2.软件基础知识3.ADAMS软件操作初步4.虚拟样机几何建模5.约束机构6.施加载荷7.ADAMS/View建模的相关技术8.样机仿真分析及调试9.仿真结果后处理10.参数化建模与设计11.样机的参数化分析第1章软件介绍1.1、ADAMS介绍ADAMS是英文AutomaticDynamicAnalysisofMechanicalSystems的缩写，是由美国MDI公司（MechanicalDynamicsInc.）开发的机械系统动力学自动分析软件。在当今动力学分析软件市场上ADAMS独占鳌头，拥有70%的市场份额，ADAMS拥有windows版和unix两个版本，目前最高版本为ADAMS2005。ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格郎日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。ADAMS软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。ADAMS一方面是虚拟样机分析的应用软件，用户可以运用该软件非常方便地对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析。另一方面，又是虚拟样机分析开发工具，其开放性的程序结构和多种接口，可以成为特殊行业用户进行特殊类型虚拟样机分析的二次开发工具平台。ADAMS软件由基本模块、扩展模块、接口模块、专业领域模块及工具箱5类模块组成。用户不仅可以采用通用模块对一般的机械系统进行仿真，而且可以采用专用模块针对特定工业应用领域的问题进行快速有效的建模与仿真分析。1.2虚拟样机技术的起源及发展虚拟样机技术是一项新生的工程技术。借助于这项技术，工程师们可以在计算机上建立机械系统的模型，伴之以三维可视化处理，模拟在现实环境下系统的运动和动力特性，并根据仿真结果精化和优化系统的设计与过程。1.3、虚拟样机技术应用领域虚拟样机技术已经广泛地应用在各个领域里：1、汽车制造业2、工程机械3、航天航空业4、国防工业5、通用机械制造业第2章基本知识1、自由度机械系统的自由度是指机械系统中各零件相对于地面所具有的独立运动的数量。欲使机构具有确定的运动，则其原动件的数目必须等于该机构的自由度。ADAMS中自由度（DOF）计算公式为DOF=其中n－系统的部件数目（包括地面）；－系统内各约束所限制的自由度数目。iin-1)-6(nin2、坐标系ADAMS/View允许Cartesian（直角）、Cylindrical（圆柱）、Spherical（球）三种坐标系，默认情况下为直角坐标系。Cartesian（直角）Cylindrical（圆柱）Spherical（球）ADAMS的坐标系：ADAMS在坐标系的运用上总共有三种形式:a．全局坐标系也就是绝对坐标系，固定在地面（GroundPart）上，是ADAMS中所有零件的位置、方向、速度的度量基准坐标系。b．零件的局部坐标系也称零件坐标系。在建立零件的同时产生，随零件一起运动，它在全局坐标系中的位置和方向决定了零件在全局坐标系中的位置和方向。c．标记可以把标记分为固定标记和浮动标记两类。固定标记相对零件静止，可用于定义零件的形状、质心位置、作用与约束的位置与方向等。浮动标记相对零件运动，某些情况下要借助浮动坐标系来定义作用与约束。第3章ADAMS基本操作3.1ADAMS软件包ADAMS/View（基本环境）ADAMS/Solver（求解器）ADAMS/Postprocessor（后处理器）ADAMS/Car（轿车模块）、ADAMS/Rail（机车模块）、ADAMS/Driver（驾驶员模块）、ADAMS/Tire（轮胎模块）、ADAMS/Linear（线性模块）、ADAMS/Flex（柔性模块）、ADAMS/Controls（控制模块）、ADAMS/FEA（有限元模块）、ADAMS/Hydraulics（液压模块）、ADAMS/Exchange（接口模块）、Mechanism/Pro（与Pro/Engineer的接口模块）、ADAMS/Animation（高速动画模块）ADAMS基本应用程序ADAMS/ViewADAMS/SolverADAMS/PostProcessor基本环境求解器后处理ADAMS主模块：/Driver/Hydraulics/Driveline/Control/Flex/Linear/Tire/Exchange/Rail/Car/AnimationMechanism/ProADAMS附加程序模块ADAMS/View：可以像建立物理样机一样建立任何机械系统的虚拟样机。首先建立运动部件（或者从CAD软件中导入）、用约束将它们连接、通过装配成为系统、利用外力或运动将他们驱动。ADAMS/View支持参数化建模，以便能很容易地修改模型并用于实验研究。用户在仿真过程进行中或者当仿真完成后，都可以观察主要的数据变化以及模型的运动。这些就像做实际的物理试验一样。ADAMS/Solver:一个自动建立并解算用于机械系统运动仿真方程的，快速、稳定的数值分析工具。提供一种用于解算复杂机械系统复杂运动的数值方法。可以对以机械部件、控制系统和柔性部件组成的多域问题进行分析。支持多种分析类型，其中包括运动学、静力学、准静力学、线性或非线性动力学分析。使用稳定的建模方法可以对巨大的模型进行分析。ADAMS/PostProcessor:显示ADAMS仿真结果的可视化图形界面。提供了一个统一化的界面，以不同的方式回放仿真的结果。为了能够反复使用，页面设置以及数据曲线格式都能保存起来，这样既有利于节省时间也有利于整理标准化的报告格式。可以方便地同时显示多次仿真的结果以便比较。3.2ADAMS/View建模仿真步骤:复杂机器仿真时要循序渐进完成几个零件的约束添加后就进行一次仿真分析技巧：采取渐进的，简单逐步发展到复杂的分析策略不必过分追求构件几何形体的细节部分先从分析线性（阻尼）开始→非线性（阻尼）整个系统分解为若干子系统，先对子系统仿真分析和试验应该尽量减小系统的规模，仅考虑影响样机性能的构件3.3启动ADAMS/View程序产生新的样机模型数据库---Createanewmodel重力的设置，单位系统打开已经保存的数据库----Openanexistingdatabase输入ADAMS文件-----Importafile退出ADAMS/View程序----Exit启动时的ADAMS/View主窗口：视图方向主工具箱窗口名称栏菜单栏欢迎窗口工作屏幕区状态栏快捷工具栏3.4ADAMS/View程序屏幕ADAMS/View主窗口部分功能如下：1.主工具箱—展示各种常用命令的快捷键；2.命令菜单栏—包括了ADAMS/View程序的全部命令；3.快捷工具栏—设置了一些最基本的文件和编辑命令的快捷按钮；4.工作屏幕区—显示样机模型的区域；5.工作栅格—在工作区显示栅格的目的是利于建模；6.状态栏—显示操作过程中的各种信息和提示；7.坐标窗口—显示当前光标在三维坐标中的位置，按F4键可以显示坐标窗口；8.视图方向—显示表示当前系统的地面坐标系方向的三维坐标。在View菜单中选择ToolboxandToolbas项，显示Toolsettings对话框，可以设置打开或关闭主工具箱、快捷工具栏和状态栏。3.5ADAMS/View命令的基本操作选择和输入ADAMS/View命令有五种常用的方法1、主工具箱命令集有多个层次2、菜单栏3、弹出式菜单屏幕上的各种对象，例如：构件、标记、约束、运动、力等输入对话框中的文本输入栏后处理图标中的各种对象，例如：曲线、标题、坐标、符号标记等4、快捷工具栏5、命令窗口3.5.1主工具箱主工具箱上部有12个图标是建模和仿真工具，下面的其他图标是视图工具。主工具箱中的命令集有多个层次，在主工具箱中所见的图标，是下一层次命令集合的默认命令，直接单击主工具箱中的图标，可以选择该默认命令。单击工具箱的现实浮动命令板工具图标可产生该命令集的浮动命令板。ADAMS/View工具列浏览：1234567891011121314151612345678910111213141516几何建模测量恢复/重做运动连接色盘移动动态浏览建构力元素前后视图动态旋转上下视图左右视图背景顏色视窗布置其他3.5.2命令菜单方式对于主工具箱中不包含的命令，可以在命令菜单栏中选择输入，有以下几种输入菜单命令的方法：1.用鼠标选择菜单中的有关命令；2.在按下Alt的同时，键入菜单标题中下划线的字母，选择有关菜单，再用同样的方法选择命令；3.按F10键激活File菜单，然后用箭头键来移动选择有关菜单和命令；4.使用命令快捷键。重要表单：File|OpenDatabase:开启格式为*.binFile|Import：导入*.cmd,*.adm,*.IGS等CADmodel,*.gra/req/res,数据档等。File|Export：导出*.cmd,*.adm,*.IGS等CADmodel,FEAloads。File|Print：列印功能，可输出PS格式。Edit|Appearance：提供物件透明度、隐藏、颜色等设定。Build|Model：可建构另一个model、删除、更名、切换等。Build|Flexiblebodies：分ADAMS/Flex,DiscreteFlexiblelink，ADAMS/Flex提供mnf档的输入，FlexibleLink提供各式断面特性之杆件。Build|Materials：新增材质。Build|DesignVariable：建立设计变量，供DOE,DS,OPT使用。Build|Measure：建立各种测量关系。Build|Function：建构各种函数关系式。Build|Dataelements：有Spline,matrix,curve,array。Build|Systemelements：有StateVariable,Differential/Transfer/LinearState/GeneralStateEquation。Review|CreateanAVImoviefile。Review|CreateTraceSpline：针对某一点(marker)绘制出模拟过程间的轨迹线。Settings|ForceGraphics：设定Force,Torque的比例及属性。Settings|Solver：设定求解过程中的细部设定，如：求解器的种类、公差、精度、除错、输出等设定。Settings|icons：设定Icons大小、颜色、显示/隐藏等属性。Settings|Fonts：自行设定。表3-1ADAMS/View使用的命令快捷键：快捷键功能说明快捷键功能说明F1显示帮助窗口Ctrl+e修改对象F3显示命令窗口Ctrl+z放弃最后一步操作F4显示坐标窗口Ctrl+q退出F5显示菜单g切换显示工作栅格F8显示绘图窗口r绕XY方向旋转视图Ctrl+n产生一个新的数据库t移动视图Ctrl+o打开一个已存盘的数据库w定义视图区域Ctrl+s保存当前的数据库c设置视图中心Ctrl+c复制对象f显示整个样机的视图Ctrl+v粘贴对象Del删除对象Ctrl+x剪切对象Esc放弃操作3.5.3弹出式菜单方式弹出式菜单选择和输入命令，是另外一种非常方便的输入和编辑方式，其中包括：1.建模过程中屏幕上的各种对象，例如：构件、标记、约束等，其中包括编辑、修改、命名、删除等各种相关命令；2.输入对话框中的文本输入框，对对象和文件名进行选择、浏览复制等操作；3.后处理图标中的各种关系，例如：曲线、标题、坐标、符号标记等。3.5.4快捷工具栏该栏设置了一些最基本的文件和编辑命令的快捷按钮，按住右键，可以弹出这