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通過數(shù)值仿真，可以對齒輪鏈條多體系統(tǒng)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(tǒng)行為和性能的深入理解，有助于優(yōu)化設(shè)計、預(yù)測故障和提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在數(shù)值仿真中，可以使用有限元分析（FEA）或多體動力學(xué)（MBD）等方法來模擬齒輪鏈條多體系統(tǒng)的運動和受力狀況。

多體動力學(xué)模塊是進行多物理場耦合的一個關(guān)鍵基礎(chǔ)模塊，用戶可以在此基礎(chǔ)上耦合例如聲學(xué)、疲勞、傳熱等模塊。 第一部分：Comsol多體動力學(xué)剛?cè)狁詈?em>仿真介紹 在通常情況下，多體動力學(xué)仿真中的大部分部件都是剛性的，由此只需要關(guān)注剛體的動力學(xué)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(yīng)力、應(yīng)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。

本案例建立了一土石混合體結(jié)構(gòu)，如圖1所示。基于COMSOL軟件對土石混合體進行了數(shù)值仿真，考慮了土石混合體孔隙變化，細顆粒侵蝕，骨架結(jié)構(gòu)變形，此問題是一個多場（滲流場、變形場、應(yīng)力場、損傷場）多相介質(zhì)（土顆粒集合體，塊石，空隙，孔隙）耦合的復(fù)雜問題。仿真結(jié)果如圖2所示。

§ COMSOL Multiphysics：用于多物理場仿真，包括多體動力學(xué)仿真、流體仿真、熱仿真等。 多體動力學(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)中的各個體表示為質(zhì)點或剛體，然后根據(jù)牛頓運動定律求解系統(tǒng)的運動方程。§ 歐拉方法：將系統(tǒng)中的各個體表示為質(zhì)點或剛體，然后根據(jù)歐拉運動方程求解系統(tǒng)的運動方程。

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(xué)仿真，考察了INTESIM-FMBD軟件處理復(fù)雜工程機械多體動力學(xué)仿真能力。

Ansys解決方案針對上述多體動力學(xué)在各個行業(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、動力學(xué)特性、線性有限元分析、多體動力學(xué)分析等，并且具有強大的無網(wǎng)格仿真技術(shù)，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(xué)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。

剛?cè)狁詈吓c多學(xué)科集成能力· 獨創(chuàng)混合建模架構(gòu)，可同時模擬剛體（齒輪、連桿）的剛性運動與柔體（殼體、軸類）的彈性變形，捕捉微米級變形與大幅度運動的耦合效應(yīng)，適配精密機械、航空航天等高精度場景。

首先，先介紹一下RecurDyn/Drivetrain的解決方案，如何在通用多體動力學(xué)軟件RecurDyn中合理地對傳動系統(tǒng)進行仿真。 多體動力學(xué)能夠考慮到應(yīng)用于多個體的力，是一種計算時域中機械系統(tǒng)的動態(tài)行為的仿真方法。RecurDyn 已廣泛應(yīng)用于各個工業(yè)領(lǐng)域，包括汽車、建筑設(shè)備、印刷設(shè)備、家電產(chǎn)品和精密儀器，汽車領(lǐng)域的應(yīng)用案例如上圖所示。

多體動力學(xué)摩擦力計算 2 由于工程與學(xué)術(shù)上存在著一定的區(qū)別，在學(xué)術(shù)中摩擦力計算本身就是一門不精確的學(xué)科，根據(jù)學(xué)術(shù)目前的摩擦力計算公式在一定程度上只能解決部門工程問題，計算摩擦力的前提就需要知道摩擦系數(shù)，在當今學(xué)術(shù)不斷發(fā)展的進程中，摩擦力計算還會涉及到速度等一些其他問題，如何解決工程應(yīng)用中摩擦力問題已經(jīng)給多體動力學(xué)分析軟件提了一個大大的難題

汽車、航空航天、重型機械和能源行業(yè)的工程師通常利用多體動力學(xué)（MBD）仿真來模擬復(fù)雜裝配體零部件的運動，隨著工程組織（企業(yè)或研究機構(gòu)）面臨復(fù)雜的新的工程挑戰(zhàn)，多體仿真應(yīng)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(shè)計控制策略和優(yōu)化系統(tǒng)動力學(xué)。所有這些都可以在設(shè)計過程的早期實現(xiàn)，并且不需要不斷的和昂貴的原型設(shè)計的開銷。

▎仿真過程① 創(chuàng)建板簧子系統(tǒng)（包括考慮安裝預(yù)應(yīng)力的柔性體）② 在虛擬樣機中創(chuàng)建多個板簧③ 設(shè)置參數(shù)，考慮間隙公差等初始位置的不確定性④ 創(chuàng)建由三個凸輪組成的命令組(Command group)模型⑤ 為明確最優(yōu)設(shè)計，對各種設(shè)定值進行系統(tǒng)仿真▎關(guān)鍵仿真技術(shù)? 多柔體動力學(xué)(MFBD)技術(shù)精確計算運動部件的應(yīng)力? Geo-Contact

全太陽能電池陣列模型擴展在上述單個狹縫管的仿真基礎(chǔ)上，研究了全太陽能電池陣列多體仿真，模型包含圖3所示的實體，包括芯軸、狹縫管卷繞支撐管、光伏覆蓋層和架體。芯軸和架體被視為剛體，而狹縫管和覆蓋層被視為柔性體。同時為簡化模型并自動化繁瑣和重復(fù)的任務(wù)，在多體動力學(xué)軟件中開發(fā)了一個垂直應(yīng)用程序，用于將狹縫管成型到芯軸上、狹縫管卷繞過程以及展開過程仿真。

一些標桿客戶對如德國 BMW 對多體仿真數(shù)據(jù)管理的需求是比較迫切的。在沒有 SimManager 解決方案前，BMW 借用了 SVN 系統(tǒng)來管理多體數(shù)據(jù)，因 SVN 并非針對仿真業(yè)務(wù)領(lǐng)域，應(yīng)用并不理想。在 SimManager 多體方案推出后，BMW 將其全部底盤多體仿真數(shù)據(jù)管理遷移到 SimManager 系統(tǒng)上。

Adams 是一款系統(tǒng)級多體動力學(xué)仿真平臺，被廣泛應(yīng)用于汽車、能源、重型機械等多個行業(yè)。該工具凝聚了豐富行業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗，能夠快速進行系統(tǒng)級的運動學(xué)、動力學(xué)仿真、系統(tǒng)級模態(tài)及振動分析、與控制系統(tǒng)集成的機電一體化分析、系統(tǒng)疲勞壽命分析等，包括基礎(chǔ)模塊、擴展模塊、車輛專用模塊、新能源專用模塊、實時仿真模塊等。

原因：將機械系統(tǒng)（如汽車的懸架、機器人的手臂）抽象為一系列由運動副連接的剛體或柔體，建立描述其運動的動力學(xué)方程組，然后用數(shù)值積分方法（如龍格-庫塔法、Newmark法）求解系統(tǒng)隨時間變化的位移、速度和加速度。計算特點:順序性較強: 數(shù)值積分過程是按時間步順序進行的，單次仿真的并行化難度高于FEM/CFD。

一、Adams解決方案概述Adams（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems）作為全球領(lǐng)先的多體動力學(xué)仿真軟件，由MSC Software公司開發(fā)，已成為機械系統(tǒng)動態(tài)性能分析的行業(yè)標準。該解決方案通過虛擬樣機技術(shù)，幫助工程師預(yù)測復(fù)雜機械系統(tǒng)在真實工作條件下的運動學(xué)、動力學(xué)性能及載荷特性。

▎仿真過程① 導(dǎo)入包含約100個實體的CAD幾何圖形，并且使用多種運動副連接幾何體② 考慮旋轉(zhuǎn)軸的摩擦③ 為了模擬各種負載條件（例如機器可以生產(chǎn)不同類型的繩索）使用參數(shù)化建模④ 所有行星齒輪裝置均通過coupler約束連接⑤ 考慮64個工況，重點關(guān)注3個工作階段：加速、恒速和緊急制動▎關(guān)鍵仿真技術(shù)? 帶摩擦的運動副

▎仿真過程① 導(dǎo)入包含約100個實體的CAD幾何圖形，并且使用多種運動副連接幾何體② 考慮旋轉(zhuǎn)軸的摩擦③ 為了模擬各種負載條件（例如機器可以生產(chǎn)不同類型的繩索）使用參數(shù)化建模④ 所有行星齒輪裝置均通過coupler約束連接⑤ 考慮64個工況，重點關(guān)注3個工作階段：加速、恒速和緊急制動▎關(guān)鍵仿真技術(shù)? 帶摩擦的運動副

通過MotionView建立該產(chǎn)品行走機構(gòu)的多體動力學(xué)模型，通過多體動力學(xué)仿真分析，獲得了關(guān)鍵部件的工作載荷歷程，確定了部件的最大載荷。通過在HyperMesh中建立關(guān)鍵部件的有限元模型，加載MotionView輸出的載荷信息，通過OptiStruct計算分析，找到了結(jié)構(gòu)的主要受力位置，分析結(jié)果與結(jié)構(gòu)的實際破壞完全吻合。