LMS Virtual.Lab Motion_簡單機(jī)構(gòu)建模與分析
機(jī)構(gòu)是由多個構(gòu)件組成,各個構(gòu)件之間通過運動副連接起來。各個構(gòu)件之間按照運動關(guān)系進(jìn)行裝配,施加驅(qū)動以及力的邊界條件,對該機(jī)構(gòu)進(jìn)行動力學(xué)求解。通過求解可以得到各個構(gòu)件的位置、速度、加速度以及構(gòu)件上的受力。在這個實例中,機(jī)構(gòu)由兩個構(gòu)件組成。通過在滑動體和大地之間建立一個運動副,再在機(jī)構(gòu)上定義一個驅(qū)動,求解后可以察看整個機(jī)構(gòu)的運動情況。機(jī)構(gòu)組成如下圖所示,紅色的套筒代表與大地固定的體,綠色的圓柱代表滑動體。

一、 啟動Virtual.lab motion模塊
在桌面上雙擊你的Virtual.Lab圖標(biāo),選擇File Open,找到你保存模型文件的位置,出現(xiàn)如下界面。

二、 定義圓柱運動副
在定義一個多體運動模型時,有許多可選單元。每個單元都有相關(guān)的圖標(biāo)快捷方式,在機(jī)構(gòu)設(shè)計平臺上都可一一找到。選擇哪個單元,相應(yīng)的按鈕就會變亮。在Virtual.lab motion中定義一個圓柱副需要選擇兩根軸,定義的旋轉(zhuǎn)軸都屬于相應(yīng)的體,通過圓柱副相連的兩個體能沿軸相互滑動和轉(zhuǎn)動。
1、在特征樹上雙擊Analysis Model激活機(jī)構(gòu)設(shè)計平臺。
2、點擊固定副(Bracket Joint)
右下角的下拉箭頭,在下拉出的運動副庫中選擇圓柱副(Cylindrical Joint)
,彈出如下所示的圓柱運動副定義對話框。

對話框說明要完成圓柱副的定義,需要選擇兩個體,每個體用一根軸代替。在選軸之前我們看到每個選框里都是No Selection,一旦選擇了體,選框會有對應(yīng)的顯示。
3、將鼠標(biāo)指向代表與大地固連的紅色套筒,當(dāng)鼠標(biāo)移到幾何體附近時就會出現(xiàn)一根軸,如下所示當(dāng)套筒的中心軸高亮度顯示時就按下鼠標(biāo)鍵選定。

馬上可以看到在圓柱副定義對話框的Body1后面的軸選框就變了。
4、將鼠標(biāo)指向代表滑動體的綠色實體附近,等中心軸高亮度顯示后按下鼠標(biāo)鍵選定,看到在圓柱副定義對話框的Body2后面
的軸選框也變了。
選擇OK關(guān)閉軸運動副定義對話框,兩個構(gòu)件同時也裝配到了一起。
三、 在圓柱副上施加一個運動副驅(qū)動
在圓柱副上施加的運動副驅(qū)動,定義這兩個用圓柱副裝配起來的體的相互之間的軸向運動和繞軸的轉(zhuǎn)動。
1、點擊Create Difference Constraint
右下角的箭頭,在下拉出的約束庫中選擇Create Joint Driver
圖標(biāo),彈出如下對話框。

2、在Joint后面的選框里選擇Cylindrical Joint,在TYPE后面的選框里選擇REL.TRANS。
3、在Function后面的選框里點擊右鍵,在下拉菜單中選擇New,彈出如下所示的TimeLength Function定義對話框。在Function Type選框選擇HARMONIC。這時在詳細(xì)的模型子結(jié)構(gòu)中Analysis Model→Data下出現(xiàn)一個新的分支TimeLength Function.1。

4、為完成這個函數(shù),需要確定四個參數(shù),其中第一個是系統(tǒng)默認(rèn)的,它代表兩個通過圓柱運動副連接的體在連接點的初始偏移量。第二個參數(shù)填20mm,代表這兩個體在軸向有20mm的振動位移,第三個參數(shù)填45turn_mn,代表轉(zhuǎn)速。點擊OK關(guān)閉TimeAngle Function對話框,再點擊OK關(guān)閉Joint Driver Definition對話框。
四、 求解
1、雙擊Analysis Model → AnalysisCase.1下的Solution Set,彈出Solution Set對話框,對各求解參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。點擊OK關(guān)閉Solution Set對話框。
2、選擇Compute Solution
按鈕進(jìn)行求解。
五、 結(jié)果仿真
在Analysis Model → AnalysisCase.1下面選擇Solution Set,
點擊Animate
按鈕,彈出仿真對話框。點擊Parameters
按鈕,在采樣步長Sampling Step填0.05s,關(guān)閉player
parameters設(shè)置對話框,點擊Play Forward
按鈕。通過仿真我們可以看到滑動體將沿軸向與套筒(代表大地)發(fā)生相對位移。
六、 在圓柱副上重新施加一個運動副驅(qū)動
1、在Analysis Model → Constraints下雙擊Joint Driver.1,彈出Joint Driver對話框,在TYPE選框選擇REL.ANGLE.
2、在Function后面的選框里點擊右鍵,在下拉菜單中選擇New,彈出TimeAngle Function定義對話框,在Function Type選框選擇HARMONIC.這時在詳細(xì)的模型子結(jié)構(gòu)中Analysis Model → Data下出現(xiàn)一個新的分支TimeAngle Function.1。
3、和上面施加第一個運動副驅(qū)動一樣,函數(shù)的第一個參數(shù)為系統(tǒng)默認(rèn),第二個參數(shù)填20deg,第三個參數(shù)填45turn_mn.
4、點擊OK關(guān)閉TimeAngle Function對話框,再點擊OK關(guān)閉Joint Driver Definition對話框。
七、 插入一個新的分析
從主菜單選擇Insert → New Analysis Case,點擊OK關(guān)閉Analysis Case對話框,這時在Analysis Model下應(yīng)出現(xiàn)一個新的分支AnalysisCase.2。
八、 運行新的分析
雙擊Analysis Model → AnalysisCase.1下的Solution Set,彈出
Solution Set對話框,可以對各求解參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。點擊OK關(guān)閉Solution Set對話框。選擇Compute Solution
按鈕進(jìn)行求解。
九、 仿真新的分析結(jié)果
在Analysis Model → AnalysisCase.1下面選擇Solution Set,點擊Animate
按鈕,彈出仿真對話框。點擊Parameters
按鈕,在采樣步長Sampling Step填0.05s。關(guān)閉player parameters設(shè)置對話框,點擊Play Forward
按鈕仿真模型。
十、 分析結(jié)果后處理
從機(jī)構(gòu)設(shè)計平臺中點擊運動曲線繪制
按鈕,會彈出如下所示的曲線繪制窗口。

在左上角Analysis Case后面選擇AnalysisCase.2,在曲線圖繪制中,X軸系統(tǒng)自動設(shè)為仿真時間,Y軸自己選擇所需結(jié)果。在這里Element后的Type項下拉選擇Body,Viriable后的Type項下拉選擇Length,在下面就過濾出分析中的可選項。選擇part2(2.1):z,就能在曲線圖的Y軸上繪出滑動體slider在全球坐標(biāo)中z方向(軸向)的任一時刻的位置。
完成曲線繪制的設(shè)置后,點擊曲線創(chuàng)建按鈕
,在右邊的plots manager中我們就可以看到出現(xiàn)了一個新的分支。點擊新曲線展示按鈕
,在彈出的New Function Display對話框中選擇2D Plots,點擊Finish。在彈出的窗口中右擊選擇Select Data,彈出Select Data窗口,選擇***AnalysisCase*** → SYSTEM:Time_Slider:x option,出現(xiàn)如下所示的曲線圖,代表滑動體slider在全球坐標(biāo)中z方向(軸向)的任一時刻的位置。

保存模型。
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