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通過對多個學科的物理量的等效對應(yīng)關(guān)系，便可以依據(jù)多體動力學方法進行建模求解。 多學科統(tǒng)一建模方法采用了多學科統(tǒng)一的模型表達形式，可以實現(xiàn)將不同學科的復雜系統(tǒng)的無縫集成，并利用拉格朗日方程建立集成的動力學方程。多學科統(tǒng)一分析系統(tǒng)動力學包括兩部分：統(tǒng)一學科分析方法學和系統(tǒng)動力學。

本文介紹基于多體動力學的齒輪傳動系統(tǒng)動力學仿真，使用多體動力學對齒輪傳動系統(tǒng)進行動態(tài)仿真的一種新方法，這一方法能使工程師在各種情況或條件下開發(fā)齒輪傳動系統(tǒng)。首先，介紹RecurDyn/DriveTrain 解決方案；其次，分享相關(guān)應(yīng)用案例；然后，將繼續(xù)驗證這種齒輪接觸計算方法；最后進行總結(jié)。

導讀： 多體系統(tǒng)動力學是研究多體系統(tǒng)(一般由若干個柔性和剛性物體相互連接所組成)運動規(guī)律的科學。多體系統(tǒng)動力學包括多剛體系統(tǒng)動力學和多柔體系統(tǒng)動力學。多體系統(tǒng)動力學分析涵蓋建模和求解兩個階段，其中建模包括從幾何模型形成物理模型的物理建模、由物理模型形成數(shù)學模型的數(shù)學建模兩個過程，求解階段需要根據(jù)求解類型(運動學/動力學、靜平衡、特征值分析等)選擇相應(yīng)的求解器進行數(shù)值運算和求解。

多體動力學的概念及研究價值 多體動力學的研究是建立在多個物體動力學上，所以又稱之為多體系統(tǒng)動力學，多個物體通過特定的鉸鏈連接起來，形成一種復雜的系統(tǒng)。這些物體根據(jù)性質(zhì)不同， 可以分為多剛體系統(tǒng)和多柔性多體系統(tǒng)。

近年來, 多體系統(tǒng)動力學的研究越來越受到重視。 一方面由于多體系統(tǒng)動力學在機械、車輛、機器人、航空航天等工程領(lǐng)域占有重要的地位, 是先進制造技術(shù)和虛擬現(xiàn)實的研究基礎(chǔ)。 另一方面其推動多學科間的相互滲透, 促進了學科融合。 經(jīng)過多年的發(fā)展, 多體系統(tǒng)動力學的研究體系已經(jīng)形成。

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。

車輛懸架系統(tǒng)動力學分析 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)動力學分析 車門開關(guān)分析 雨刮系統(tǒng)動力學分析4、電子零部件的多體動力學分析電子零部件多體動力學分析，如電子零部件的跌落及姿態(tài)研究，開關(guān)的動態(tài)研究及相關(guān)的動力學分析，可以幫助用戶了解電子部件在動態(tài)運動中的振動及應(yīng)力應(yīng)變。

3.1 多體動力學機構(gòu)鉸點優(yōu)化 在已經(jīng)建立的多體動力學模型中,在保證機構(gòu)各項設(shè)計約束的前提下,通過適當調(diào)整機構(gòu)的鉸點相對位置,不斷降低絲杠兩鉸接點在實際支車作業(yè)過程中的最大載荷,優(yōu)化后通過MotionSolver多體動力學分析,荷歷程曲線變化如下圖6所示。 圖6 優(yōu)化前后結(jié)構(gòu)對比 上述分析結(jié)果中紅色曲線為優(yōu)化后的鉸點載荷曲線，藍色曲線為原結(jié)構(gòu)鉸點載荷曲線。

為什么要自動化多體模型設(shè)置？ 從簡單的滑件曲柄機構(gòu)到堅固的車載起重機，任何用于傳遞力或運動的連接體組件都可以看作一個多體系統(tǒng)。模擬具有大運動量的多體系統(tǒng)的動力學一直是工程師的興趣所在，特別是那些從事汽車和其他機械的工程師，多體動力學研究的結(jié)果通常會用作初步設(shè)計的指導。 隨著多體動力學研究的日益增加，多體動力學建模給工程師帶來了一些挑戰(zhàn)，主要是在對大型的真實世界里的系統(tǒng)進行建模時。

多體動力學仿真軟件主要有：§ ADAMS：用于多體動力學仿真，主要用于汽車、機械、工業(yè)等領(lǐng)域的設(shè)計和分析。§ Ansys Multibody Dynamics：用于多體動力學仿真，主要用于機械產(chǎn)品、航空航天產(chǎn)品、汽車產(chǎn)品等的設(shè)計和分析。§ SimMechanics：用于多體動力學仿真，主要用于機械產(chǎn)品的設(shè)計和分析。

2.2 發(fā)動機多體動力學模型的建立 采用EXCITE-PU 對曲軸進行動力學建模[3-4]，以及建立由燃燒激勵引起發(fā)動機載荷激勵的多體動力學模型，如圖2 所示。 圖2 發(fā)動機多體動力學模型顯示界面 運用EXCITE-PR 對活塞動力學進行建模[5]，可提供活塞側(cè)推力激勵。

求解精度與效率雙優(yōu)· 相比傳統(tǒng)有限元（FEA），Adams 以多體動力學專用求解器實現(xiàn)非線性動力學快速計算，耗時僅為 FEA 的 1/5-1/10，同時精準輸出全運動周期的載荷、加速度、應(yīng)力數(shù)據(jù)，為 FEA 提供精準邊界條件，提升結(jié)構(gòu)分析精度dr.adams.com。

借助 COMSOL Multiphysics 和其附加的多體動力學模塊，我們可以通過結(jié)合接觸分析與零件庫中的參數(shù)化齒輪來計算齒輪嚙合剛度的變化。然后，在多體動力學模型中使用計算出的齒輪嚙合剛度來準確地捕獲與傳動系統(tǒng)其他部分一起工作的齒輪的動力學。 請繼續(xù)關(guān)注 齒輪模擬系列博客 中的下一篇博客文章，我們將向您展示如何模擬由于齒輪嚙合剛度變化而產(chǎn)生的變速箱噪聲和振動。

最近研究的是運動仿真，因此使用了多體動力學來仿真，從總模型中拆下來一個萬向節(jié)，對其施加運動副，本文主要研究的方向有：①萬向節(jié)的運動副如何建立②從多體動力學中導出MotionLoad.txt文檔導入靜力學進行力學仿真。

本案例適合哪些人學習：1、學習型仿真工程師2、理工科院校學生3、對有限元分析感興趣的工程師你會得到什么：1、學習挖掘機的三維模型處理2、學習挖掘機接觸相關(guān)的接觸設(shè)置3、學習多體動力學分析步的建立4、學習挖掘機多體動力學分析的載荷施加案例介紹：所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.

盡管做了大量的研究工作，并且在航空領(lǐng)域有所應(yīng)用，但在70年代前還是沒有通用的多體動力學軟件。通用型動力學軟件的引入，重新塑造了如今的動力學領(lǐng)域，這些發(fā)生在美國中西部。首先引入計算程序的研究并沒有發(fā)表在AIAA，而是發(fā)表在ASME Design Engineering Division，與AIAA在廣泛動力學的研究領(lǐng)域不同。

我司組織召開了一次內(nèi)部培訓會，特邀請到多體動力學領(lǐng)域?qū)＜摇獏歉虏┦浚槍Χ?em>體動力學知識對我司工程師進行專項強化培訓，針對大家的困惑和實際問題做出專業(yè)指導，同時為大家地學習和工作提供新的發(fā)展思路和方向。本次培訓我司領(lǐng)導高度重視，公司相關(guān)技術(shù)人員也積極參與。授課過程中，各位工程師專心聆聽，認真記錄，結(jié)合工作中遇到的實際工程問題進行思考。

5月10日，Ansys將推出主題網(wǎng)絡(luò)研討會『Ansys Motion 多體動力學分析功能更新及熱門應(yīng)用分享』，本次會議將介紹Ansys Motion在熱門領(lǐng)域的最新應(yīng)用，歡迎手機、屏幕、汽車、重工等領(lǐng)域有多體動力學仿真的研發(fā)工程師，多體相關(guān)專業(yè)的教師及學生等預(yù)約本場活動，了解更多詳情。

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