多體系統建模
關注創建者：CAE仿真學習菌 創建時間：2023-07-14
多體系統建模的視頻教程
齒輪系統多體動力學分析（重點講三種方法）
三種方法適用場合不一，當求解的齒輪激勵對整個系統級的影響較小時，采用第一種方法即可；當計算的齒輪比較小且不適合進行輕量化設計（即輪輻與齒胚為一體）可以快速采用第二種方法計算；當求解的為較大的盤齒、或者大齒輪時即對輪輻部分進行輕量化設計是必須時，則采用第三種方法。此三種方法基本可以解決我們在CAE分析過程種的動力學、靜力學求解問題。
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Altair MotionView / MotionSolve 多體動力學培訓
內容大綱： ·? 1.Altair多體動力學解決方案? 2.多體動力學基本建模工具? 3.多體動力學多體系統建模分析 4.多體動力學優化和聯合仿真
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多體系統建模的實例教程
應用Simpack對復雜機車多體系統建模與分析方法的研究.caj
應用Simpack對復雜機車多體系統建模與分析方法的研究.rar
通過數值仿真，可以對齒輪鏈條多體系統進行運動和受力狀況的模擬。這種模擬方法可以提供對系統行為和性能的深入理解，有助于優化設計、預測故障和提高系統的穩定性。
在數值仿真中，可以使用有限元分析（FEA）或多體動力學（MBD）等方法來模擬齒輪鏈條多體系統的運動和受力狀況。
有限元分析（FEA）：這種方法通過將系統劃分為有限數量的元素（如齒輪和鏈條），并使用數學模型描述每個元素的物理行為，從而模擬系統的整體行為。FEA可以用于分析齒輪鏈條的應力、應變、位移等，并評估系統的疲勞壽命和穩定性。
多體動力學（MBD）：這種方法使用多體動力學軟件來模擬復雜機械系統的運動和受力狀況。MBD可以模擬齒輪鏈條多體系統中的齒輪嚙合、鏈條張緊力、摩擦力等動態行為，并預測系統的動態響應和穩定性。
在進行數值仿真時，需要考慮多個因素，如齒輪和鏈條的材料屬性、幾何形狀、接觸條件、潤滑條件等。通過調整這些參數，可以觀察系統在不同條件下的行為，從而優化設計并改進系統的性能。
仿真設計：
【仿真平臺】自建高性能計算集群
【算例說明】通過數值仿真，可模擬齒輪鏈條多體系統運動和受力狀況
【工程應用】齒輪鏈條多體系統運動仿真、多體系統動力學仿真、機械工程等
【創新貢獻】自動化計算流程+計算參數優化+后處理自動生成
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展開 精彩直播預告
在飛機工程領域，起落架、艙門、水平及垂直面等作動系統是飛機設計的關鍵組成部分。運用多體動力學方法對這些系統進行建模與分析時，需兼顧仿真工具特性與行業工程經驗。為此，海克斯康推出基于多體動力學的飛機系統參數化建模與分析工具，深度融合軟件功能與工程實踐，顯著提升行業工程人員的工作專業性與便捷性。
飛機機構系統多體動力學建模與仿真常面臨三大挑戰：如何快速構建專業級典型飛機系統模型、有效繼承和管理歷史數據、精準定義專業仿真工況邊界。海克斯康的參數化建模技術給出了解決方案：通過關鍵輸入數據驅動模型快速生成，大幅縮短建模周期；在參數化過程中嵌入成熟建模經驗，確保模型專業可靠。對于專業研究單位和生產廠家，借助數據管理技術，可充分復用歷史型號數據，不僅為后續研究提供堅實數據支撐，還能靈活組合生成多種分析方案，加速方案迭代優化。而專業仿真工況邊界定義功能，不僅節省工程師建模時間，更將行業標準試驗邊界固化為標準流程，保證仿真分析的專業性和規范性。
本期直播講堂請到了海克斯康工業軟件高級技術經理陳志偉，在直播間中陳經理將聚焦Adams Aircraft工具的核心功能與應用流程展開，詳細解讀關鍵技術要點并結合典型行業案例，系統闡述其架構、參數化建模方法、常用分析類型設置，助力相關工程人員高效應用。更多精彩盡在海克斯康直播講堂，敬請關注！
展開 為了獲取準確的動力學響應，提升整車動力學性能，整車多體動力學建模顯得尤為重要。懸架系統是車輛動力學系統的重要組成，故本文主要基于懸架來介紹車輛多體動力學的建模方法。
二 懸架基本構造
懸架是汽車車架與車輪之間傳力裝置的總稱，它能夠傳遞作用在車輪和車架之間的力和力扭，并且緩沖由不平路面傳給車架或車身的沖擊力，并減少由此引起的震動，以保證汽車能平順行駛。典型的懸架結構由彈性元件、導向機構、減震器、緩沖塊以及橫向穩定桿等組成。
圖一 懸架結構基本組成[1]
目前，常用的懸架結構主要有麥弗遜式懸架、雙橫臂式懸架、多連桿式懸架、扭轉梁式懸架等。
三 動力學建模
3.1 模型簡化
懸架系統是一個非常復雜的系統，進行動力學建模分析前應進行一定程度上的簡化，將沒有相對運動關系的零部件組合為一體。根據零部件的真實運動關系確定合理的約束類型，通過約束連接各零部件，建立懸架系統的動力學簡化模型。
圖六 麥弗遜懸架基本構造[5]
3.2 拓撲結構
建立車輛多體系統動力學模型的關鍵在于理清系統的拓撲結構。所謂拓撲結構指的是將系統內部的實體抽象成與其大小、形狀無關的“點”，而實體間的連接抽象成線，其本質就是研究系統內部各部件之間的連接關系。下圖以麥弗遜懸架為例，描述了其在垂向路徑下的拓撲結構關系。
圖七 麥弗遜懸架垂向路徑拓撲結構
子系統內部及各子系統之間通過約束副建立連接關系，在多體系統動力學建模過程中，常用的約束主要有鉸鏈（Joint）約束與襯套（Bushing）約束。鉸鏈約束是一種理想約束，對于柔性連接我們則采用襯套約束。襯套約束是連接在兩個部件之間，通過6個自由度（3個軸向，3個轉向）來定義連接狀態。
展開 在現代的機電系統中，例如機器人、機械臂、車輛等，是多學科相互作用、相互交叉的，包括機械、電學、液壓、熱學等學科，如何分析這些系統的動力學耦合特性就顯得特別有意義，如果以單個學科的角度或以局部組件為對象進行分析，雖然很多局部的細節考慮到，而各個系統間的相互作用卻被簡化了，相反的如果從整個系統的角度，彼此之間的交互作用卻是十分重要的，也是十分突出的。在多學科多體系統動力學的分析中，應該包括建模和分析，即建立的動力學方程和利用數值方法進行求解，最后形成了仿真分析，如下圖所示
在多學科耦合系統動力學建模和分析的方法也很多，包括線狀圖法（Linear graph）、鍵合圖法（Bond graph）、圖論（Graph theories）、“等效”方法。
線狀圖方法是數學的一個分支，主要研究系統拓撲學，由L.Euler在18世紀左右提出，在20世紀擴展到物理建模中。鍵合圖法在1959年由H.M.Paynterti提出，是以能量守恒原理為基礎，以勢、流、變位和動量四個廣義變量表示各個物理參數，具有因果關系，但是多適用于平面模型建模，在三維多體系統中較為復雜，還有待發展，鍵合圖如圖圖所示。
一些學者在線狀圖和鍵合圖的基礎上提出了圖論的多體建模方法。其中Waterloo大學的John.McPhee教授利用圖論方法建立機電耦合系統的動力學方程提出較具體的方法。
下面介紹屬于“等效”的方法。采用虛功原理建立多學科的系統動力學方程，這種方法依賴于選擇獨立的廣義坐標，能夠描述系統的配置。通過對多個學科的物理量的等效對應關系，便可以依據多體動力學方法進行建模求解。
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建模和設計軟件VirtualLab Fusion正是通過其手動通道配置模式提供了這優勢，在該模式中，所謂的“光路查找器”對光在非連續系統中遵循的路徑進行初步分析
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。
核心結論速覽表
“Ansys 2025 全球仿真大會”仿真應用大賽優秀作品展示
本屆仿真應用大賽最終評選出 30 篇 TOP 優秀作品，分別榮獲一、二、三等獎及行業最佳實踐獎。近 200 位來自汽車、半導體、高科技、能源等行業的仿真精英參賽，他們以前沿思維與創新實踐，充分展現了仿真技術的無限潛能。我們將陸續為大家分享獲獎佳作，帶您一同領略仿真賦能創新的非凡力量
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7月24日 14:00
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直播內容聚焦
? 模態綜合法的介紹
? 剛柔耦合分析的多種解決方案
? 柔性體分布載荷的施加與應用
郭聰蕊
海克斯康多體動力學仿真專家
在航空航天等行業一維系統仿真、三維多體系統建模與應用領域具有八年工作經驗，主要負責系統仿真、多體動力學產品的售前、售后、培訓和咨詢項目實施等工作。
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將超透鏡建模集成到多尺度光學系統仿真中
Frank Wyrowski
November 2024
摘要
摘要
這篇文章探討了近年來備受關注的超透鏡（metalenses）這一主題。超透鏡是平面透鏡的一種特殊類別，與衍射透鏡和菲涅耳透鏡并列。我們介紹了相關概念，并展示了 VirtualLab Fusion軟件在模擬和設計超透鏡方面的能力。所介紹的技術和功能計劃于
