MBD仿真
關注創建者：匿名 創建時間：2021-08-26
MBD仿真的視頻教程
Altair EDEM?離散元仿真技術在越野車輛領域應用網絡研討會
內容大綱： 1）越野車行駛環境面臨挑戰 2）土壤環境仿真技術方法介紹 3）EDEM?仿真技術簡介 4）EDEM-MBD仿真方案介紹 5）應用案例：輪式車輛、履帶車輛等
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MBD仿真的實例教程
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。
誤區一
MBD仿真=運動分析
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。
展開 除了MBD軟件之外，Particleworks也需要定義物理元素的輸入/輸出，以符合規則。
當設計更改時，必須相應地更改Plant Input/Output
正確匹配Plant Input和Plant Output才能得到正確的解析結果（容易出現用戶錯誤）
如果您需要多個Wall，在實際仿真中，直接設置是非常困難的。
Particleworks Interface vs.FMI-2。后處理過程
Particleworks Interface:從系統仿真者的角度提供更多便利
RecurDyn，可以在一個軟件中同時查看各種流體的行為和MBD結果。
為系統仿真人員提供所需的各種后處理功能。
檢查Contour、Trace和系統的行為結果
可以同時查看流體和Wall（與流體粒子相互作用的系統表面）的Contour
流體與系統相互作用的結果分析效率較好。
容易對水滴進入機械系統、齒輪油慢速等飛濺行為進行仿真（視覺分析>細節數值數據分析>修改設計）
FMI:必須分別檢查流體和系統的結果
必須在各自的軟件中檢查流體的行為和MBD結果。
對流體與系統相互作用的結果分析不方便。
展開 注：本文譯自Adams市場經理Hemanth Kolera-Gokula所寫《Debunking the Five Myths of Multibody Dynamics Simulation》
續前節：揭開多體動力學仿真的五大誤區（上篇）
誤區四
使用MBD模擬需要專業知識
傳統上，利用仿真研究系統的行為一直是仿真工程師或分析人員的研究領域。仿真接口，或仿真技術和過程的復雜性，導致了對用戶高度專業化的要求。缺乏模型交換和互操作性的標準加劇了這些問題。
在系統動力學仿真領域，MBD分析員一直是仿真模型的把關人。然而，隨著工程仿真在設計和開發中占據中心地位，對仿真模型和建模信息進行公開訪問的需求正在增長。為此，仿真軟件供應商努力將分析人員的知識和技能封裝到模型中。這種封裝使得其他工程師更容易利用這種封裝，來探索建模系統如何與其他系統集成，以及研究對他們來說重要的設計權衡和優化。
有幾種方法可以改進對MBD模型的訪問。一種方法是制定獨立于工具的標準，使“即插即用”方法能夠通過更精簡的接口利用高度先進的模型。功能模型接口（FMI）是CAE模型交換和協同仿真的獨立于工具的標準。FMI通過將MBD模型表示為一個功能樣機單元（FMU），可以將模型導入到符合標準的其他工具中。這種方法允許不是MBD專家的仿真工程師使用MBD模型，但不需要了解模型的內部復雜性或如何與創建模型的仿真軟件交互。
簡化用戶體驗是幫助組織改進訪問并從MBD模型中獲得價值的另一種方法。
展開 注：本文譯自Adams市場經理Hemanth Kolera-Gokula所寫《Debunking the Five Myths of Multibody Dynamics Simulation》
續前節：揭開多體動力學仿真的五大誤區（上篇）
誤區四
使用MBD模擬需要專業知識
傳統上，利用仿真研究系統的行為一直是仿真工程師或分析人員的研究領域。仿真接口，或仿真技術和過程的復雜性，導致了對用戶高度專業化的要求。缺乏模型交換和互操作性的標準加劇了這些問題。
在系統動力學仿真領域，MBD分析員一直是仿真模型的把關人。然而，隨著工程仿真在設計和開發中占據中心地位，對仿真模型和建模信息進行公開訪問的需求正在增長。為此，仿真軟件供應商努力將分析人員的知識和技能封裝到模型中。這種封裝使得其他工程師更容易利用這種封裝，來探索建模系統如何與其他系統集成，以及研究對他們來說重要的設計權衡和優化。
有幾種方法可以改進對MBD模型的訪問。一種方法是制定獨立于工具的標準，使“即插即用”方法能夠通過更精簡的接口利用高度先進的模型。功能模型接口（FMI）是CAE模型交換和協同仿真的獨立于工具的標準。FMI通過將MBD模型表示為一個功能樣機單元（FMU），可以將模型導入到符合標準的其他工具中。這種方法允許不是MBD專家的仿真工程師使用MBD模型，但不需要了解模型的內部復雜性或如何與創建模型的仿真軟件交互。
簡化用戶體驗是幫助組織改進訪問并從MBD模型中獲得價值的另一種方法。
展開 洗衣機平衡環安裝位置
平衡環內部結構
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平衡環的多物理場仿真
平衡環內的液體晃動在CFD中屬于自由液面兩相流問題。而平衡環的運動軌跡則來自安裝在底部的驅動電機，洗衣筒體懸掛系統（吊桿、彈簧減震器）共同作用的結果，既有轉動也有擺動，屬于典型的多體動力學MBD問題。平衡環的糾偏（減振）能力除了和平衡環內的液體晃動力有關，也和洗衣機的懸掛系統相關。兩者是實時耦合，相互影響的。
以往的單物理場仿真方法要么假定平衡環的運動規律已知，或流體質心位置（液面形狀）已知，來分析，顯然不能反映真實的情況。
CFD+MBD模型
Altair AcuSolve+MotionSolve采用雙向耦合的方法，考慮了液體晃動和機構運動的相互影響。
AcuSolve輸入剛體的六自由度運動軌跡，輸出液體晃動產生的力和扭矩。MotionSolve則根據輸入的流體動態載荷確定下個時刻剛體的位移。兩個求解器同時求解，并在每個時間步交換一次信息。
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MBD仿真的最新內容
結構力學分析（靜力/動力/疲勞）、多體系統仿真（MBD）、鑄造/成型過程模擬是一個非常經典且覆蓋面廣的工業仿真問題，涵蓋了機械、材料和制造工程的核心領域。作為UltraLAB圖形工作站的廠商，深入理解這些算法的計算特性，是為客戶提供精準、高效硬件配置方案的基礎。
我將為您逐一解析這三大仿真領域。
摘要：本研究設計一臺雙鎮壓輥結構花生播種單體，并采用基于DEM-MBD耦合的方法建立了幾組作業過程的仿真動力學模型。通過參數化方法選用合理的力學模型。獲取仿真所需參數和設置仿真參數等一系列操作完成了耦合模型的建立。研究表明，基于DEM-MBD耦合的方法為花生播種單體作業性能評價和機具設計提供了一種新研究方法。
關鍵詞：花生播種，離散元，多體動力學，耦合仿真
一、研究背景及目的
此外，通過為MBD開發仿真模型并將其提供給我們的客戶，還可以顯著減少客戶驗證產品的時間和成本。因此，我們相信，從業務角度來看，我們已經提高了產品的吸引力。”
東芝工程師的報告顯示，他們使用Twin Builder和Accu-ROM技術取得了重大成果，包括系統運行的仿真時間縮短了90%，驗證時間從30天縮短至5天。
易用性:從MBD仿真者的角度來看，會優化考慮流體耦合仿真的易用性（Meshless和Wall生成的協同作用）
粒子法軟件的Meshless法預處理
RecurDyn/Particleworks界面中Wall創建的簡便方法
輕松應對各種設計更改的耦合仿真
為經常要求CFD和MBD之間進行耦合仿真的組件模型提供建模便利，例如鏈的潤滑和軌道車輛通過水道
這種方法允許不是MBD專家的仿真工程師使用MBD模型，但不需要了解模型的內部復雜性或如何與創建模型的仿真軟件交互。
簡化用戶體驗是幫助組織改進訪問并從MBD模型中獲得價值的另一種方法。例如，MSC軟件創建了Adams Explore，目的是向非仿真專家的工程師提供高端仿真模型。MBD仿真工程師可以使用Explore插件導出表示MBD模型的Excel電子表格。
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。
圖6 剛柔耦合發動機動力學模型
3.1.4激勵力分析
如圖7所示，將測試缸壓加載至活塞端面，進行MBD時域仿真分析，得到曲軸中心軸承處的時域載荷。同時，根據曲軸轉速將時域載荷轉換成角度域載荷，進行FFT，轉換成該轉速下的階次力（0.5:0.5:12）。
耦合仿真的訓練樣本，下一步就可以通過Altair系統控制模塊Activate來搭建一個洗衣機脫水過程的虛擬振動樣機環境。
同樣，與準靜態方法相比，使用重疊網格的CFD-MBD聯合仿真方法與測量數據能夠更好地吻合。
表1對比了在側風工況下這三種測試車輛橫向偏差的計算值和測量值。數據表明，無論使用準穩態還是耦合分析方法，都可保證計算得到的橫向偏差在一個標準偏差之內。
Adams-Marc聯合仿真
我們運用Adams-Marc聯合仿真功能，將幾何和材料非線性結構行為包括在多體動力學（MBD）仿真中。任何Adams模型和Marc模型都可以與該工具一起使用。后處理是分開進行的，Adams結果在Adams的后處理器中完成，Marc結果在Marc的后處理器中完成。MBD解決方案（如Adams）和非線性FEA模型（如Marc）之間的聯合仿真提供了許多優勢。
