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動力學(xué)是理論力學(xué)的一個分支學(xué)科，它主要研究作用于物體的力與物體運動的關(guān)系。可以仿真運動機構(gòu)的動力學(xué)運行狀況，部件之間的配合狀態(tài)以及剛?cè)狁詈?em>仿真獲得部件在不同運動時刻的應(yīng)力和變形，以及對運動執(zhí)行機構(gòu)的影響。對于各個學(xué)科中所關(guān)注的問題如機構(gòu)的大變形，復(fù)雜的接觸關(guān)系，非線性，高效計算等問題是目前多體動力學(xué)分析中的技術(shù)難點和研究方向。

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。

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。

軟件可對由剛體和柔體組成的多體系統(tǒng)進行運動學(xué)、動力學(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力學(xué)模型生成的微分代數(shù)方程組進行動力學(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。

多體動力學(xué)仿真軟件主要有：§ ADAMS：用于多體動力學(xué)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(xué)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(xué)仿真，主要用于機械產(chǎn)品的設(shè)計和分析。

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。

Adams（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems）是全球多體動力學(xué)仿真領(lǐng)域的標(biāo)桿軟件，由 MSC Software 公司開發(fā)（現(xiàn)隸屬于 Hexagon 集團），憑借領(lǐng)先的虛擬樣機技術(shù)，成為汽車、航空航天、重型機械等行業(yè)系統(tǒng)級動力學(xué)分析的首選工具，全球市場占有率超 60%。

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。

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。

4、結(jié)論 本文應(yīng)用HyperWorks軟件多個模塊產(chǎn)品，對某產(chǎn)品行走機構(gòu)進行了多體動力學(xué)與結(jié)構(gòu)強度聯(lián)合仿真分析。分析結(jié)果與結(jié)構(gòu)實際破壞情況完全吻合，說明分析結(jié)果的準確性。通過多體動力學(xué)分析進行鉸點優(yōu)化，大幅降低了機構(gòu)在實際工作過程的交變載荷幅值；通過對部件結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，進一步提高了結(jié)構(gòu)強度。兩者共同作用，最終優(yōu)化結(jié)構(gòu)應(yīng)力水平大幅降低，保證了產(chǎn)品的可靠性。

Rocky DEM 可以與 Mechanical 結(jié)合使用來模擬破損或模擬結(jié)構(gòu)應(yīng)力如何受多體動力學(xué)運動的影響。Rocky 還與 Ansys Motion 耦合，當(dāng)與 CFD 和/或 FEA 耦合結(jié)合時，可以對涉及散裝材料運動的完整機械系統(tǒng)進行靈活和全面的仿真。

目前，Rocky已被集成到Ansys Workbench環(huán)境中，使其能夠與Ansys Fluent和Ansys Mechanical進行耦合，以便分別用于計算流體動力學(xué)（CFD）仿真和有限元分析（FEA）仿真。Fluent耦合能夠執(zhí)行多物理場建模，以仿真流體流動與顆粒流動之間如何相互作用。Rocky DEM可以與Mechanical進行耦合，以仿真破損或多體動力學(xué)運動對結(jié)構(gòu)應(yīng)力的影響。

領(lǐng)先的工程組織正在利用先進的技術(shù)，使用多體動力學(xué)來管理錯綜復(fù)雜的事物并推動協(xié)作，以便在第一時間將設(shè)計方案做好。 今天，MBD模型可以包含高度精確的信息，并且它們可以被更多的工程師利用，跨越不同的學(xué)科，而不需要成為仿真專家。

二、核心技術(shù)架構(gòu) 2.1 多體動力學(xué)求解引擎Adams采用剛?cè)狁詈?em>多體動力學(xué)理論，結(jié)合先進的數(shù)值算法：- GSTIFF/SI2積分器：處理剛性微分方程的強穩(wěn)定性算法- 遞歸算法：大幅提升大規(guī)模系統(tǒng)的計算效率- 柔性體建模：支持模態(tài)中性文件(MNF)導(dǎo)入，實現(xiàn)剛?cè)峄旌?em>仿真 2.2 專業(yè)模塊組成

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(dāng)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

應(yīng)用Simulink動態(tài)仿真藥物動力學(xué)模型，借助Simulink的交互式應(yīng)用功能，可在線修改仿真參數(shù)，立刻觀察到修改后的仿真結(jié)果。國內(nèi)曾有研究使用Matlab軟件進行藥物動力學(xué)研究。例如，楊帆等利用Matlab的inline和nlinfit命令自編程序，擬合效果與3P97軟件相當(dāng)，但是其基于代碼編程較為抽象，不適合醫(yī)藥院校學(xué)生開展教學(xué)工作。

電磁分析正快速成為元器件設(shè)計人員的“首選工具”。本電子書詳細分析了四個應(yīng)用，告訴您如何使用電磁仿真來加速和簡化設(shè)計流程，從而創(chuàng)造更好的設(shè)計。開始新的高頻電路設(shè)計之前，您需要使用何種電磁仿真方法？- 了解電磁仿真基礎(chǔ)知識在許多應(yīng)用領(lǐng)域的不同頻率范圍內(nèi)都存在著電磁力。無論您是正在進行無線、數(shù)字還是電源應(yīng)用設(shè)計，對電路執(zhí)行電磁仿真都將讓您受益匪淺。

２．１ 多體動力學(xué)模型為了確保仿真計算的可靠性,需要搭建包含傳動系統(tǒng)的整車模型,針對轟鳴性能試驗結(jié)果,對仿真模型進行對標(biāo),以便進一步利用模型對轟鳴問題進行分析.整車多體動力學(xué)模型包含前懸架、后懸架、傳動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、輪胎、排氣系統(tǒng).其中,前懸架為麥弗遜懸架,后懸架為多連桿懸架.整車多體動力學(xué)模型如圖５ 所示. ２．２ 發(fā)動機激勵車輛在運行過程中,發(fā)動機內(nèi)部會產(chǎn)生較大的激振力

- 如果太大，會增加總成本▎解決方案? 專業(yè)的動力學(xué)仿真軟件可以快速計算動態(tài)條件下的功率峰值? 采用參數(shù)化幾何建模方法實現(xiàn)仿真模型工作場景的快速改變? 自動計算慣性載荷和反作用力/扭矩▎結(jié)論? 獲得作用在每個機器部件上的最大（尺寸）載荷，以進行適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)驗證? 通過處理來自多個負載情況的仿真結(jié)果

- 如果太大，會增加總成本▎解決方案? 專業(yè)的動力學(xué)仿真軟件可以快速計算動態(tài)條件下的功率峰值? 采用參數(shù)化幾何建模方法實現(xiàn)仿真模型工作場景的快速改變? 自動計算慣性載荷和反作用力/扭矩▎結(jié)論? 獲得作用在每個機器部件上的最大（尺寸）載荷，以進行適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)驗證? 通過處理來自多個負載情況的仿真結(jié)果