耦合動力學仿真的案例
基于SIMPACK的磁懸浮車輛耦合動力學性能仿真模型
基于SIMPACK的磁懸浮車輛耦合動力學性能仿真模型
摘 要:為了有效評價磁懸浮車輛動力學性能,引入SIMPACK仿真軟件,根據(jù)磁懸浮車輛多體系
統(tǒng)動力學拓撲關系圖,建立了磁懸浮車輛2軌道2控制系統(tǒng)的耦合動力學模型,分析了試驗結(jié)果和仿
真結(jié)果。在模型中,磁懸浮車輛被視為多剛體,并具有兩系懸掛系統(tǒng),軌道被視為彈性歐拉梁,并考
慮了磁懸浮車輛的控制系統(tǒng)性能。數(shù)值分析結(jié)果表明:梁的最大變形的計算值為115 mm ,試驗值
為116 mm ,車體的垂向加速度仿真結(jié)果與試驗結(jié)果基本一致,利用仿真模型能較準確地預測耦合
系統(tǒng)的動力學性能。
關鍵詞:車輛工程;磁懸浮車輛;可靠性評價;仿真模型;動力學
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展開 基于SIMPACK的磁懸浮車輛耦合動力學性能仿真模型
為了有效評價磁懸浮車輛動力學性能,引入SIMPACK仿真軟件,根據(jù)磁懸浮車輛多體系統(tǒng)動力學拓撲關系圖,建立了磁懸浮車輛2軌道2控制系統(tǒng)的耦合動力學模型,分析了試驗結(jié)果和仿真結(jié)果。在模型中,磁懸浮車輛被視為多剛體,并具有兩系懸掛系統(tǒng),軌道被視為彈性歐拉梁,并考慮了磁懸浮車輛的控制系統(tǒng)性能。數(shù)值分析結(jié)果表明:梁的最大變形的計算值為115mm,試驗值為116mm,車體的垂向加速度仿真結(jié)果與試驗結(jié)果基本一致,利用仿真模型能較準確地預測耦合系統(tǒng)的動力學性能
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展開 一文了解多體動力學仿真分析方法和應用領域
靜力學仿真軟件主要用于分析結(jié)構(gòu)產(chǎn)品在穩(wěn)定狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)應力和變形，保證設計結(jié)構(gòu)能夠符合強度可靠性設計要求，但是隨著機械結(jié)構(gòu)越來越復雜，機構(gòu)的運動場景越來越多，設計越來越輕量化的要求下，單純的靜力學分析已經(jīng)無法滿足機構(gòu)在高速運動，復雜接觸狀態(tài)運動下的仿真需求，需要動力學仿真來考慮結(jié)構(gòu)在實際運行中的速度、加速度、阻尼等靜力分析中無法涉及的效應。
動力學是理論力學的一個分支學科，它主要研究作用于物體的力與物體運動的關系。可以仿真運動機構(gòu)的動力學運行狀況，部件之間的配合狀態(tài)以及剛?cè)?em>耦合仿真獲得部件在不同運動時刻的應力和變形，以及對運動執(zhí)行機構(gòu)的影響。對于各個學科中所關注的問題如機構(gòu)的大變形，復雜的接觸關系，非線性，高效計算等問題是目前多體動力學分析中的技術難點和研究方向。
隨著計算機的發(fā)展，工程師借助計算機對運動機械的動力學特性進行數(shù)值模擬分析計算。多體動力學仿真分析方法可以在試驗前對運動機械進行仿真驗證，并且提供豐富的物理場信息，為設計者設計和改進運動機械提供有力依據(jù)。有利于提高設計水平、降低成本和縮短研制周期。通過多體動力學分析可以快速進行機構(gòu)的剛體動力學分析、剛?cè)?em>耦合動力學仿真分析，可以準確地考慮機構(gòu)自身變形，連接副的非線性連接關系從而獲取機構(gòu)在實際運行的狀態(tài)，為機構(gòu)系統(tǒng)的改進設計提供準確有效的建設意見。
Ansys解決方案
針對上述多體動力學在各個行業(yè)內(nèi)的一些應用，Ansys提供了完整的解決方案，包括：疲勞仿真、模態(tài)仿真、動力學特性、線性有限元分析、多體動力學分析等，并且具有強大的無網(wǎng)格仿真技術，能夠高效并精確的求解多體運動與結(jié)構(gòu)變形的耦合問題，能夠?qū)ο到y(tǒng)的運動性能、結(jié)構(gòu)、振動、疲勞等進行分析。
1、動力傳動系統(tǒng)的動力學分析
動力傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括齒輪、軸承、轉(zhuǎn)軸、齒輪箱等。
展開 行業(yè)應用方案 | 多學科系統(tǒng)中的多體動力學仿真
靜力學仿真軟件主要用于分析結(jié)構(gòu)產(chǎn)品在穩(wěn)定狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)應力和變形，保證設計結(jié)構(gòu)能夠符合強度可靠性設計要求，但是隨著機械結(jié)構(gòu)越來越復雜，機構(gòu)的運動場景越來越多，設計越來越輕量化的要求下，單純的靜力學分析已經(jīng)無法滿足機構(gòu)在高速運動，復雜接觸狀態(tài)運動下的仿真需求，需要動力學仿真來考慮結(jié)構(gòu)在實際運行中的速度、加速度、阻尼等靜力分析中無法涉及的效應。
動力學是理論力學的一個分支學科，它主要研究作用于物體的力與物體運動的關系。可以仿真運動機構(gòu)的動力學運行狀況，部件之間的配合狀態(tài)以及剛?cè)?em>耦合仿真獲得部件在不同運動時刻的應力和變形，以及對運動執(zhí)行機構(gòu)的影響。對于各個學科中所關注的問題如機構(gòu)的大變形，復雜的接觸關系，非線性，高效計算等問題是目前多體動力學分析中的技術難點和研究方向。
隨著計算機的發(fā)展，工程師借助計算機對運動機械的動力學特性進行數(shù)值模擬分析計算。多體動力學仿真分析方法可以在試驗前對運動機械進行仿真驗證，并且提供豐富的物理場信息，為設計者設計和改進運動機械提供有力依據(jù)。有利于提高設計水平、降低成本和縮短研制周期。通過多體動力學分析可以快速進行機構(gòu)的剛體動力學分析、剛?cè)?em>耦合動力學仿真分析，可以準確地考慮機構(gòu)自身變形，連接副的非線性連接關系從而獲取機構(gòu)在實際運行的狀態(tài)，為機構(gòu)系統(tǒng)的改進設計提供準確有效的建設意見。
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Comsol多體動力學剛?cè)?em>耦合仿真方法 ￥20
前言：Comsol是優(yōu)秀的多物理場仿真軟件，用來模擬單個物理場、以及耦合多個物理場。用戶可以在Comsol中任意組合使用物理場模塊，無論模擬哪個工程領域的問題或是哪種特定的物理現(xiàn)象，都可以在同一個軟件界面中，使用相似的操作流程進行分析。Comsol主要有結(jié)構(gòu)力學、聲學、化工、流體、傳熱、電磁模塊等，本次仿真主要采用其中的多體動力學模塊進行剛?cè)?em>耦合分析。多體動力學模塊是進行多物理場耦合的一個關鍵基礎模塊，用戶可以在此基礎上耦合例如聲學、疲勞、傳熱等模塊。
第一部分：Comsol多體動力學剛?cè)?em>耦合仿真介紹
在通常情況下，多體動力學仿真中的大部分部件都是剛性的，由此只需要關注剛體的動力學特征，然而，在某些特殊情況下，我們需要觀察其中某個部件的變形、應力、應變情況，所以我們需要選擇性的將剛體和柔性體指派到不同的部件。關于多體動力學的剛?cè)?em>耦合分析，很多有限元軟件都可以實現(xiàn)，如Hyperworks、Adams、ANSYS等，但是這些有限元軟件在進行模型建模時，有些缺少必要的運動副，有些需要借助別的軟件才可以進行柔性體轉(zhuǎn)化，使用不夠便利。而Comsol解決了上述軟件的矛盾，可以在自己的界面中獨立完成剛?cè)?em>耦合分析，對于不重點關注的剛體部分，可以將網(wǎng)格粗糙化，對于重點關注的柔性體部分，可以將網(wǎng)格適當加密。
Comsol基礎的運動副（關節(jié)）包括：
棱柱關節(jié)、鉸鏈關節(jié)、圓柱關節(jié)、螺紋關節(jié)、平面關節(jié)、球關節(jié)、槽關節(jié)、約化槽關節(jié)、萬向接頭、距離關節(jié)等。
展開 斯姆勒ANSYS裝配體剛?cè)?em>耦合分析技術講座：02-裝配體剛?cè)?em>耦合動力學分析-瞬態(tài)動力學分析技術
●主要內(nèi)容
裝配體剛體動力學分析
裝配體剛?cè)?em>耦合動力學分析-瞬態(tài)動力學分析技術
裝配體剛?cè)?em>耦合動力學分析-超單元動力學分析技術
裝配體剛?cè)?em>耦合動力學分析-靜力學工況分析技術
共四節(jié)，平臺將免費更新2節(jié)
●技術背景
工程中存在大量運動機械；
基于傳統(tǒng)的靜力學工況計算沒有考慮結(jié)構(gòu)的動態(tài)效應，譬如沖擊，將造成較大的計算誤差；
運動機械存在不同的姿態(tài)，計算所有的靜力學工況是不可能的，也很難確定其最不利工況；
ANSYS提供完整的動力學求解方案，能夠高效準確的計算運動機械的結(jié)構(gòu)響應。
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技術專題：ANSYS裝配體剛?cè)?em>耦合分析技術
用戶名：斯姆勒裝配體剛?cè)?em>耦合分析
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展開 考慮齒輪齒條動態(tài)激勵的山地齒軌車輛-軌道耦合動力學特性分析
本文以山地齒軌交通車輛及軌道系統(tǒng)為研究對象，詳細考慮了齒輪齒條嚙合動態(tài)激勵，建立了齒軌車-軌耦合系統(tǒng)多體動力學模型，開展了齒軌車輛牽引爬坡條件下的動力學仿真分析，研究了坡道及行車速度等參數(shù)對齒軌嚙合動態(tài)特性、車輛運行安全性指標和平穩(wěn)性指標的影響規(guī)律，為齒軌車輛動力學參數(shù)設計、齒軌結(jié)構(gòu)參數(shù)設計、運營速度的合理確定等提供理論依據(jù)。
1 齒軌車輛-軌道耦合動力學模型
為研究齒軌車輛-軌道耦合系統(tǒng)動力學特性，本文基于車輛-軌道耦合動力學及齒輪系統(tǒng)動力學理論，建立了考慮齒輪齒條傳動系統(tǒng)動態(tài)特性的齒軌車輛-軌道耦合動力學模型，如圖 1 所示。該模型包括車體(Mc、Ic)、構(gòu)架(Mt、It)、輪對(Mw、Iw)、齒輪(Mg、Ig)和齒條等主要部件，車體、轉(zhuǎn)向架構(gòu)架、輪對等假設為剛體，具有 6 個方向的自由度；車體與轉(zhuǎn)向架通過二系懸掛連接(Ks、Cs)，構(gòu)架與輪對通過一系懸掛連接(Kp、Cp)，一系、二系懸掛由等效線性剛度和阻尼力元模擬，且對稱布置于構(gòu)架兩側(cè)；齒輪齒條嚙合通過嚙合剛度和阻尼等效(k、c)；齒條位于兩條鋼軌中間，通過彈簧阻尼支撐(Kc、Cc)；忽略齒輪支撐剛度，齒輪與車軸鉸接。
1.1 基于 SIMPACK 的齒軌系統(tǒng)動力學建模
SIMPACK 是鐵路領域廣泛應用的動力學專業(yè)軟件，本文也采用 SIMPACK 軟件進行多體動力學建模，建立的齒軌車輛-軌道耦合動力學模型如圖 2所示(為顯示清晰，圖中僅顯示了單個轉(zhuǎn)向架)。建立正確的齒輪齒條嚙合是齒軌動力學模型的關鍵，齒輪齒條嚙合傳動在 SIMPACK 中主要有兩種實現(xiàn)方式，一種是直接使用軟件集成的齒輪力元(225 號力元)模擬嚙合過程，另一種是用戶通過函數(shù)表達式、輸入函數(shù)和移動 Marker 點等方式定義齒輪嚙合力元，利用動態(tài)傳遞誤差求解嚙合力并通過 51 號力元輸出[19]。
展開 （交流貼）齒輪動力學、機械動力學、行星齒輪動力學、人字齒行星齒輪動力學、MATLAB建模、Workbench強度仿真等
本人專攻齒輪動力學、機械動力學、行星齒輪動力學、人字齒行星齒輪動力學、MATLAB建模、Workbench強度仿真等，歡迎相關研究方向的人員來交流。
高速列車-橋梁-軌道聯(lián)合仿真難點分析講解（含23講詳細視頻教程）
目前，許多車輛-軌道耦合系統(tǒng)仿真軟件采用了這兩種建模方法。基于有限元模型的建模方法具有模型規(guī)模小、計算效率高等特點，但其計算成本也較高。
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課程名稱：
《ABAQUS“列車-軌道-橋梁”耦合動力學仿真》
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ABAQUS“列車-軌道-橋梁”耦合動力學仿真
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課程適合人群：
本課程適合從事軌道交通、車輛工程等相關領域的仿真工程師、科研人員以及高校師生等人員學習。通過本課程的學習，學員將能夠掌握ABAQUS軟件在列車、軌道與橋梁耦合動力學仿真分析中的應用技能，提升自己在該領域的專業(yè)能力。
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名師昵稱：兮楓如秋
技術專長：兮楓如秋老師在軌道交通領域具有廣泛的知識儲備，擅長車輛軌道動力學編程、CAE有限元仿真及橡膠非線性分析，精通動力顯示積分求解，可以熟練運用MATLAB、ABAQUS、ANSYS等工具進行結(jié)構(gòu)動力學、地震分析及車軌、車橋、軌橋耦合分析，專業(yè)能力非常全面。
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1.ABAQUS軟件基本操作：介紹ABAQUS軟件的基本界面、功能模塊及常用命令，快速上手軟件操作。
2.列車、軌道與橋梁建模：
①車體建立：包括車體幾何模型的創(chuàng)建、材料屬性的賦予等。
②軌道建模：包括鋼軌、軌道板、自密實混凝土層與底座板等的建立與裝配。
③橋梁建模：包括標準簡支梁、橋墩、支座等的建立與裝配。
3.網(wǎng)格劃分與連接設置：介紹各部件的網(wǎng)格劃分技術，以及軌道橋梁內(nèi)部連接的搭建方法。
4.邊界條件與不平順設置：設置仿真分析的邊界條件，并考慮軌道不平順對仿真結(jié)果的影響。
展開 挖掘機多體動力學仿真
挖掘機多體動力學仿真
01
案例背景
本案例模型對象為挖掘機，在這個模型中的所有的機構(gòu)都是剛性的，包含17個剛體組件、各類型24個運動副及4個時序驅(qū)動STEP函數(shù)，實現(xiàn)挖掘機從挖掘到卸載一個動作循環(huán)的動力學仿真，考察了INTESIM-FMBD軟件處理復雜工程機械多體動力學仿真能力。
挖掘機模型如下圖所示。
圖1 挖掘機模型
02
應用軟件
英特剛?cè)?em>耦合多體動力學軟件（INTESIM-FMBD）主要針對工程實際中大量存在的剛?cè)?em>耦合多體系統(tǒng)，圍繞其復雜動力學行為推出的新產(chǎn)品，適合于一般機械多體動力學仿真分析。軟件可對由剛體和柔體組成的多體系統(tǒng)進行運動學、動力學、靜力學及特征值分析，求解器采用向后差分格式對多體動力學模型生成的微分代數(shù)方程組進行動力學積分，完成上萬甚至百萬廣義坐標的求解。軟件支持幾何精確法/浮動坐標法/任意拉格朗日歐拉方法描述的單元及網(wǎng)格類型，具備豐富的約束和連接庫，支持基于子系統(tǒng)的復雜模型創(chuàng)建。軟件核心求解器經(jīng)過多年研發(fā)積累，在大變形柔性體描述、索驅(qū)機構(gòu)模擬及移動接觸問題形成一定優(yōu)勢，已成功應用于航天、航空、車輛、工業(yè)裝備、能源裝備、國防、國家大工程、生物力學和機器人等領域。
展開 【流固耦合】翼傘后緣偏轉(zhuǎn)過程的流固耦合動力學特性
翼傘后緣偏轉(zhuǎn)過程的流固耦合動力學特性 [J]. 空氣動力學學報, 2023, 41 (05): 68-75.
文章內(nèi)容轉(zhuǎn)自：“云數(shù)仿真”公眾號
RecurDyn 應用：基于多體動力學的齒輪傳動系統(tǒng)動力學仿真
另外，雖然仿真結(jié)果的振幅值略小于實測結(jié)果，即使載荷扭矩增加，振幅不改變。因此，此仿真結(jié)果與Yoshikawa等人文章中的“傳遞誤差幅值在漸開線齒面情況下受載荷扭矩影響較小”的描述相一致。
作為齒輪傳動系統(tǒng)動態(tài)特性的預測方法，本文中介紹了考慮齒輪接觸剛度變化的多體動力學方法，并給出了驗證結(jié)果，結(jié)論如下：
-采用多體動力學方法進行齒輪接觸計算，可以考慮齒輪變形和嚙合齒數(shù)變化引起的嚙合剛度變化。
-該方法可以對系統(tǒng)的行為進行仿真和評估。振動由齒輪接觸引發(fā)，并通過軸和軸承傳遞到外殼。
-多體動力學方法可以在考慮瞬態(tài)條件下計算齒輪傳動系統(tǒng)的動態(tài)特性。
傳統(tǒng)的齒輪傳動仿真是靜態(tài)的，而不是動態(tài)的。但是，因為BEV（純電動汽車）/HEV（混合動力汽車）的齒輪變速箱會在各種駕駛條件下使用，瞬態(tài)響應仿真比以往更重要。多體動力學適用于此類機械系統(tǒng)仿真，RecurDyn/DriveTrain使工程師能夠動態(tài)地開發(fā)考慮各種瞬態(tài)條件的齒輪傳動系統(tǒng)。
文章來源:Recurdyn軟件
展開 轉(zhuǎn)子動力學ansys仿真流程方法 坎貝爾圖 轉(zhuǎn)子動力學 臨界轉(zhuǎn)速 軸承
轉(zhuǎn)子動力學ansys仿真流程方法
工程中的回轉(zhuǎn)機械，如渦輪機、電機等，在運轉(zhuǎn)時經(jīng)常由于轉(zhuǎn)軸的彈性轉(zhuǎn)子偏心而發(fā)生橫向彎曲振動。當轉(zhuǎn)速增至某個特定值時，振幅會突然加大，振動異常激烈，當轉(zhuǎn)速超過這個特定值時，振幅又會很快減小。使轉(zhuǎn)子發(fā)生激烈振動的特定轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速。工程師要做的就是查找轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速，從而將系統(tǒng)修改轉(zhuǎn)速或者添加一定的支撐，來避開臨界轉(zhuǎn)速。
要獲取臨界轉(zhuǎn)速，那么ansys軟件就可以根據(jù)模型來計算臨界轉(zhuǎn)速。理論狀態(tài)下轉(zhuǎn)子系統(tǒng)包括：轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)軸上的圓盤、兩側(cè)軸承以及不平衡的質(zhì)量，如圖所示。
那么如何進行坎貝爾圖的計算和提取呢？在ANSYS軟件中有三種方法來計算臨界轉(zhuǎn)速，如下所示：
第一種為梁單元方法，建立一根軸線，不同的位置給定不同的半徑和質(zhì)量點來計算。
第二種為三維實體方法，建立完整的三維模型，模型是軸對稱模型，所以默認的模型是完全的不偏心的，所以需要添加偏心的質(zhì)量點。
第三種為ANSYS workbench中新功能，概念模型，建立二維的截面模型來代替三維模型，計算量能夠顯著的減少，加快計算速度，但是結(jié)果并沒有差別。
本次流程以第三種方式來展示仿真分析的流程方法，基本操作過程三種近似相同。分析模塊是采用模態(tài)分析來進行的。
1.模型的建立
首先要將三維模型進行處理，將三維模型切割，提取中間的截面，如圖所示。
打開workbench中的模態(tài)分析模塊，設置對稱選項，如下圖所示。默認的模型不會出現(xiàn)對稱的設置，需要選中model狀態(tài)下插入對稱、接觸、遠端點等選項.
設置好之后在對稱目錄下插入General Axisymmetric，該方法是ANSYS獨有的一種簡化方法，可以使用二維平面表示三維物體，簡化計算量.
表示二維軸對稱的操作方式的選項如下圖所示，設置坐標和對稱軸及平面數(shù)量。
展開 技術鄰學院丨史上最全多體動力學主流仿真軟件學習資料，都在這兒了！——ADAMS、RecurDyn等
基于RecurDyn的顎式破碎機動力學仿真分析
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基于SIMPACK的四軸電力機車運行平穩(wěn)性分析
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基于SIMPACK的磁懸浮車輛耦合動力學性能仿真模型
本文來自于牽引動力國家重點實驗室，引入SIMPACK 仿真軟件，根據(jù)磁懸浮車輛多體系統(tǒng)動力學拓撲關系圖，建立了磁懸浮車輛2軌道2控制系統(tǒng)的耦合動力學模型。建模過程和結(jié)果分析都比較詳細。
展開 Siemens PLM Software轉(zhuǎn)子動力學與柔性體機構(gòu)動力學 仿真研討會
會議時間：7月26日 北京 / 7月28日 西安
會議亮點：
? 具有30多年歷史的全球最成熟轉(zhuǎn)子動力學與柔性體機構(gòu)動力學分析解決方案
? 業(yè)界最強大的轉(zhuǎn)子動力學與柔性體機構(gòu)動力學建模和分析能力
? 國內(nèi)外眾多廠商經(jīng)典案例，比利時轉(zhuǎn)子動力學專家主講
報名截止日期：7月22日
費用: 免費
主講人：Patrick Morelle博士
主講人簡介：Patrick Morelle博士，1980年畢業(yè)于比利時列日大學物理學系，1980-1987年間在列日大學力學系擔任助理教授職務，1987年獲結(jié)構(gòu)機械學博士學位。1989年加入Siemens PLM Software，擔任優(yōu)化及結(jié)構(gòu)動力學研發(fā)組長。1997年起兼任巴黎達芬奇大學中心（Pole Universitaire Leonard de Vinci）榮譽教授及院長職務。2000年起任LMS SAMTECH公司德國辦事處總經(jīng)理，目前負責Samcef Rotors和Samcef Mecano在全球的市場推廣工作。
會議信息：
具體信息及報名方法見附件。
Samcef邀請函-7.26北京-7.28西安.doc
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