注：本文譯自Adams市場經理Hemanth Kolera-Gokula所寫《Debunking the Five Myths of Multibody Dynamics Simulation》
基于物理的仿真已經成為工程產品開發過程的一個組成部分，仿真已跨越物理類型和行業。汽車、航空航天、重型機械和能源行業的工程師通常利用多體動力學（MBD）仿真來模擬復雜裝配體零部件的運動，隨著工程組織（企業或研究機構）面臨復雜的新的工程挑戰，多體仿真應用也在不斷增加。
仿真功能使工程師能夠探索組件和幾何配置之間的相互作用，用以設計控制策略和優化系統動力學。所有這些都可以在設計過程的早期實現，并且不需要不斷的和昂貴的原型設計的開銷。
今天，MBD能實現的可能性已經超出了我們的認知程度。更多高性能計算機、互操作性標準以及求解技術和仿真方法的進展有助于為機構設計帶來新的理念。而一些組織正在向前邁進，以往的認知和觀念阻礙了MBD仿真的應用，它們對現代工程開發過程具有重要價值。本文重點討論與MBD仿真相關的五個常見誤區以及面臨的挑戰，每一個都說明當前開發能力存在的不足和可能被忽視的好處。
MBD仿真求解一套復雜的相互關聯系統，遠遠超出了僅僅模擬約束機構的運動。領先的組織不會在局部進行優化，而是跨學科協作來權衡參數并實現所需的系統級優化。例如，汽車制造商擁有跨職能的團隊，他們專注于機械耐久性、安全性、噪音和振動分析。MBD仿真可實現這種協作開發，并作為貫穿這些團隊的共同基礎，以實現系統級設計。
通過考慮感興趣的響應頻率和振幅，MBD仿真應用的廣度和深度變的顯而易見。以車輛的工程設計為例，車輛操控性仿真主要集中在與車輛事件（如車輛轉彎）相關的低頻響應上。在頻譜的另一端，模擬車輛行駛和NVH（噪聲、振動和平順性）特性的應用程序捕獲與較高頻率和較低振幅相關的現象。例如，整車對道路顛簸的響應或傳動系振動對乘員的影響。耐久性工程師通過頻譜研究各種行駛、操縱和NVH設計參數對整車載荷的影響。
MBD仿真中的頻率特性決定了所需模型的詳細程度和保真度。一般來說，頻率響應越高，對模型保真度的要求就越高。用戶創建定制的模型用例來捕獲感興趣的系統響應。為了集中管理這些不同的用例，現在更高級的MBD仿真解決方案是將多個車輛配置合并到單個裝配模型中，并將多個配置合并到單個子系統中。通過這種方式，可以創建一個單一模型數據庫，該數據庫表示不同保真度（柔性、梁、剛性）的車輛配置，并根據特定頻率響應（操縱性、平順性、耐久性）進行定制。由于模型是用來自各方的新數據不斷改進、豐富和完善的，這種方法可以有效地維護這些配置。
雖然MBD仿真在動態系統的概念設計中被大量使用，但其優點貫穿于設計周期的各個階段。
在工程開發過程中，系統級目標被識別并級聯到子系統和組件級。然后使用基于物理和應用的各種仿真解決方案開發和驗證組件、子系統和完整系統原型的性能。
在汽車工業中，行駛和操縱特性的更高級別目標受到道路載荷以及懸架和底盤配置的影響。MBD仿真是機械系統和子系統概念研究的理想工具，可以調整關鍵位置的質量和剛度等特性。在獲得任何詳細的設計信息之前，可以快速設計和探索這些概念模型。
在開發周期的驗證階段，也存在利用MBD仿真的時機。例如，飛機制造商空中客車公司（Airbus）此前通過建造試驗臺來驗證各種監管要求，這些試驗臺可使結構組件偏轉，以模擬高升力配置，并確保操縱面的完整操作。這種方法有多個缺點：需要具備制造好了的機翼系統，以及需要測試的時間和成本，以及與修復測試發現的問題相關的成本?？罩锌蛙嚬灸壳耙言谠O計過程中將有限元分析（FEA）和MBD仿真結合起來，以同等水平替代證明符合監管要求所需的物理試驗。
近年來，計算能力更強的高性能計算和更快的求解器的出現，使得MBD模型能夠作為硬件在環（HiL）和駕駛員在環（DiL）測試系統的一部分用于道路車輛試驗臺，以進行系統測試、驗證和校準。在試驗臺上能夠使用真實的和虛擬的子系統定義，通過減少對物理測試原型的需求，使車輛測試更便宜、更高效。
MBD仿真的使用不再局限于產品開發過程的單一階段。從概念系統設計到物理測試，MBD仿真對領先工程組織中動態系統的設計和開發有著廣泛的影響。
在MBD仿真中，機構中最復雜的部分可
以表示為一個簡單的環節，這樣就可以在系統層次上研究其動力學。
然而，MBD仿真的實用性并不局限于研究廣泛的系統級效應。
今天，MBD正被應用于組件級的高度復雜的物理模型。
此外，當可以向模型提供正確的輸入（例如零件符合度、彈簧或襯套特性）時，可以實現高水平的物理級精度。
隨著產品開發過程的深入，有機會逐步提高MBD模型的保真度。使用初始MBD分析確定機構的拓撲結構，然后分析人員可以結合CAD來詳細說明單個零件。然后，基于CAD數據的FEA提供了詳細的零件符合度，從而能夠創建可用于進一步增強MBD模型保真度的柔性體。在每個階段，MBD系統模型都可以與可用的工程信息級別保持一致，以確保最佳的保真度。
當然，與任何模擬技術一樣，MBD模型必須根據預期模擬所需的物理逼真程度進行調整。例如，用于車輛操縱性分析的模型的保真度可以進一步細化，以捕捉行駛頻率范圍內的響應。這些調整是通過提供更高保真度組件來實現的，如阻尼器，襯套，液壓支架和輪胎。
協同仿真是提高模型保真度的另一種途徑。將MBD模型與FEA工具耦合以模擬復雜部件級行為（如大變形或非線性材料）越來越常見。高頻聲學模擬與MBD模型相結合，使產品設計師能夠研究噪聲源，并評估結構設計變化如何幫助他們減少傳遞到環境中的噪聲。
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