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在 COMSOL Multiphysics? 中自動(dòng)設(shè)置多體模型 自 COMSOL Multiphysics 5.5 版本開始，軟件引入了一項(xiàng)新功能，用于快速設(shè)置大型多體系統(tǒng)模型。使用軟件多體動(dòng)力學(xué)接口中提供的自動(dòng)模型設(shè)置功能，您可以輕松地從模型幾何結(jié)構(gòu)一次性創(chuàng)建多個(gè)剛性域和齒輪物理節(jié)點(diǎn)。

結(jié)語 齒輪嚙合剛度的變化取決于多個(gè)幾何和材料參數(shù)，在傳動(dòng)系統(tǒng)的 NVH 分析中起著重要作用。借助 COMSOL Multiphysics 和其附加的多體動(dòng)力學(xué)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(jì)算齒輪嚙合剛度的變化。然后，在多體動(dòng)力學(xué)模型中使用計(jì)算出的齒輪嚙合剛度來準(zhǔn)確地捕獲與傳動(dòng)系統(tǒng)其他部分一起工作的齒輪的動(dòng)力學(xué)。

03COMSOL Multiphysics COMSOL Multiphysics 軟件的多體動(dòng)力學(xué)模塊是一款附加產(chǎn)品，其中提供一套先進(jìn)的工具，支持使用有限元分析(FEA)來設(shè)計(jì)和優(yōu)化二維和三維多體系統(tǒng)，能夠在節(jié)約計(jì)算工作量的同時(shí)，模擬柔體和剛體混合系統(tǒng)，找到系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，從而方便您能夠在汽車工程、航空航天工程、生物力學(xué)等主要應(yīng)用領(lǐng)域執(zhí)行更加詳細(xì)的部件級結(jié)構(gòu)分析

§ COMSOL Multiphysics：用于多物理場仿真，包括多體動(dòng)力學(xué)仿真、流體仿真、熱仿真等。 多體動(dòng)力學(xué)仿真中常用的算法或求解器包括：§ 拉格朗日方法：將系統(tǒng)中的各個(gè)體表示為質(zhì)點(diǎn)或剛體，然后根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程。§ 歐拉方法：將系統(tǒng)中的各個(gè)體表示為質(zhì)點(diǎn)或剛體，然后根據(jù)歐拉運(yùn)動(dòng)方程求解系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程。

在多學(xué)科多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的分析中，應(yīng)該包括建模和分析，即建立的動(dòng)力學(xué)方程和利用數(shù)值方法進(jìn)行求解，最后形成了仿真分析，如下圖所示 在多學(xué)科耦合系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)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。

作為齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的預(yù)測方法，本文中介紹了考慮齒輪接觸剛度變化的多體動(dòng)力學(xué)方法，并給出了驗(yàn)證結(jié)果，結(jié)論如下：-采用多體動(dòng)力學(xué)方法進(jìn)行齒輪接觸計(jì)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(jìn)行仿真和評估。振動(dòng)由齒輪接觸引發(fā)，并通過軸和軸承傳遞到外殼。 -多體動(dòng)力學(xué)方法可以在考慮瞬態(tài)條件下計(jì)算齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。

軟件可對由剛體和柔體組成的多體系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、靜力學(xué)及特征值分析，求解器采用向后差分格式對多體動(dòng)力學(xué)模型生成的微分代數(shù)方程組進(jìn)行動(dòng)力學(xué)積分，完成上萬甚至百萬廣義坐標(biāo)的求解。軟件支持幾何精確法/浮動(dòng)坐標(biāo)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(fù)雜模型創(chuàng)建。

多體動(dòng)力學(xué)的概念及研究價(jià)值 多體動(dòng)力學(xué)的研究是建立在多個(gè)物體動(dòng)力學(xué)上，所以又稱之為多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)，多個(gè)物體通過特定的鉸鏈連接起來，形成一種復(fù)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(dòng)力學(xué)的研究越來越受到重視。 一方面由于多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)在機(jī)械、車輛、機(jī)器人、航空航天等工程領(lǐng)域占有重要的地位, 是先進(jìn)制造技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)的研究基礎(chǔ)。 另一方面其推動(dòng)多學(xué)科間的相互滲透, 促進(jìn)了學(xué)科融合。 經(jīng)過多年的發(fā)展, 多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的研究體系已經(jīng)形成。

3.1 多體動(dòng)力學(xué)機(jī)構(gòu)鉸點(diǎn)優(yōu)化 在已經(jīng)建立的多體動(dòng)力學(xué)模型中,在保證機(jī)構(gòu)各項(xiàng)設(shè)計(jì)約束的前提下,通過適當(dāng)調(diào)整機(jī)構(gòu)的鉸點(diǎn)相對位置,不斷降低絲杠兩鉸接點(diǎn)在實(shí)際支車作業(yè)過程中的最大載荷,優(yōu)化后通過MotionSolver多體動(dòng)力學(xué)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(diǎn)載荷曲線，藍(lán)色曲線為原結(jié)構(gòu)鉸點(diǎn)載荷曲線。

Ansys解決方案針對上述多體動(dòng)力學(xué)在各個(gè)行業(yè)內(nèi)的一些應(yīng)用，Ansys提供了完整的解決方案，包括：疲勞仿真、模態(tài)仿真、動(dòng)力學(xué)特性、線性有限元分析、多體動(dòng)力學(xué)分析等，并且具有強(qiáng)大的無網(wǎng)格仿真技術(shù)，能夠高效并精確的求解多體運(yùn)動(dòng)與結(jié)構(gòu)變形的耦合問題，能夠?qū)ο到y(tǒng)的運(yùn)動(dòng)性能、結(jié)構(gòu)、振動(dòng)、疲勞等進(jìn)行分析。1、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)分析動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括齒輪、軸承、轉(zhuǎn)軸、齒輪箱等。

，驗(yàn)證了多體動(dòng)力學(xué)模型的真實(shí)性。

求解精度與效率雙優(yōu)· 相比傳統(tǒng)有限元（FEA），Adams 以多體動(dòng)力學(xué)專用求解器實(shí)現(xiàn)非線性動(dòng)力學(xué)快速計(jì)算，耗時(shí)僅為 FEA 的 1/5-1/10，同時(shí)精準(zhǔn)輸出全運(yùn)動(dòng)周期的載荷、加速度、應(yīng)力數(shù)據(jù)，為 FEA 提供精準(zhǔn)邊界條件，提升結(jié)構(gòu)分析精度dr.adams.com。

本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：1、學(xué)習(xí)型仿真工程師2、理工科院校學(xué)生3、對有限元分析感興趣的工程師你會(huì)得到什么：1、學(xué)習(xí)挖掘機(jī)的三維模型處理2、學(xué)習(xí)挖掘機(jī)接觸相關(guān)的接觸設(shè)置3、學(xué)習(xí)多體動(dòng)力學(xué)分析步的建立4、學(xué)習(xí)挖掘機(jī)多體動(dòng)力學(xué)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(dòng)力學(xué)軟件。通用型動(dòng)力學(xué)軟件的引入，重新塑造了如今的動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域，這些發(fā)生在美國中西部。首先引入計(jì)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(dòng)力學(xué)的研究領(lǐng)域不同。

最近研究的是運(yùn)動(dòng)仿真，因此使用了多體動(dòng)力學(xué)來仿真，從總模型中拆下來一個(gè)萬向節(jié)，對其施加運(yùn)動(dòng)副，本文主要研究的方向有：①萬向節(jié)的運(yùn)動(dòng)副如何建立②從多體動(dòng)力學(xué)中導(dǎo)出MotionLoad.txt文檔導(dǎo)入靜力學(xué)進(jìn)行力學(xué)仿真。

吳博士對多體系統(tǒng)做了詳細(xì)地講解，由淺入深對學(xué)科知識進(jìn)行分解剖析，大家受益匪淺。培訓(xùn)結(jié)束后各位工程師均表示，通過本次內(nèi)訓(xùn)課程理清了整體知識的脈絡(luò)，填補(bǔ)了在多體動(dòng)力學(xué)方面部分知識的空白，并且給今后的仿真和培訓(xùn)工作提供了更清晰的思路，并表示希望公司能多舉辦類似專家培訓(xùn)。

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

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