Adams多体动力学仿真 2020功能模块

Adams 提供的可选模块使用户能够将机械部件、气动、液压、电子及控制系统技术集成在一起,用于构建及试验虚拟样机,从而准确地了解这些子系统之间的相互作用。

作为世界上使用最广泛的多体动力学(MBD)软件,用过ADAMS尽早进行系统级设计验证,可以提升工程效率、降低产品开发成本。工程师可评估并管理包括运动、结构、驱动和控制在内的各学科之间复杂相互作用,以便更好地优化产品设计的性能、安全性和舒适度。凭借广泛的分析能力,Adams 可充分利用高性能计算环境对大型问题进行优化。

利用多体动力学求解技术,Adams 仅用 FEA 求解所需的小部分时间便可完成非线性动力学的运行。通过更准确地评估载荷和作用力在各种运动及工作环境中的变化,Adams 仿真所计算的载荷和作用力改进了 FEA 的精度。

Adams 多体动力学仿真解决方案 操作界面图 01

Adams/Mechatronics 是 Adams 的一个插件,它能够方便地将控制系统合并到机械模型中。Adams/Mechatronics 基于 Adams/Control 的功能开发,包含用于向控制系统传入/传出信息的建模元件。例如,在 Adams/ Car 中使用 Adams/Mechatronics 时,可快速创建包括控制系统在内的车辆系统组件,然后对其进行分析以了解其性能和表现。

为您的 Adams 模型添加复杂的控制系统表征

将 Adams 模型与您使用控制应用程序(例如 Easy5®或MATLAB®)开发的方框图模型连接在一起

采用各种灵活的仿真形式来满足您在解决问题的需要:在 Adams 内部仿真、在控制软件内仿真或者联合仿真

使用 Adams/Controls 的高级前处理

对控制系统、机械系统进行设置并耦合在一起

自动转换信号单元

轻松地将传感器和激发器信号与控制系统连接

方便地审查和修改控制系统输入输出规范

非常适合于复杂的集成

 Adams 控制集成——Adams/Control 与 Adams/Mechatronics  模拟图片 01

Adams/Flex 即便在有大范围的整体运动以及与其他建模元素存在复杂相互作用的情况下,Adams/Flex 所提供的技术也能正确地包括部件的柔性。目前将重点更多地放在高速、轻便及精密机械系统上。这些系统通常包含一个或多个结构部件,此时变形效果对于设计分析至关重要,而刚体假设也不再有效。Adams/Flex 允许从大多数主流的FEA软件包中导入有限元模型,并能与 Adams 软件包全面集成,从而实现方便的建模和强大的后处理功能。

将基于 FEA 的柔性体集成到模型中

更好地表征结构适从度

以更高的精度预测载荷和位移

检查柔性模型的线性系统模式

对模态参与度和阻尼实现广泛、方便的控制

Adams/View 中的 ViewFlex 模块使用户能够通过嵌入式有限元分析(在其中进行网格划分步骤和线性模式分析)将刚性部件转换为基于 MNF 的柔性体。它是采用了 MSC Nastran 技术的新产品模块,能够在无需离开 Adams/View 的情况下创建柔性体,并且不依赖于第三方有限元分析软件。此外,与用户过去所使用的为 Adams生成柔性体的传统方法相比,这种简化流程的效率要高得多。

完全在 Adams/View 或 Adams/Car 之内创建柔性体

通过内置的 MSC Nastran 技术降低对第三方 FEA 软件的依赖

由现有的实体几何形状、导入的网格或者新创建的拉伸体几何形状来创建一个柔性体

实现对网格、模态分析及柔性体附加设置的精细控制,从而准确地表征部件的柔性

Adams 柔性体集成——Adams/Flex 与 Adams/Viewflex 模拟界面 01Adams 柔性体集成——Adams/Flex 与 Adams/Viewflex 模拟界面 02

耐久性试验是产品开发的一个关键性方面,并且会在开发周期后期发现可能导致项目延误及超出预算的各种问题。更糟的是,“使用中”的故障会导致客户不满、安全问题及保修成本。Adams/Durability 使工程师能够评估机械系统内部件的应力、应变或寿命,以设计出长寿命产品。直接访问工业标准文件格式的物理试验数据使工程师们能够使用试验期间采集到的载荷数据,并可方便地将仿真结果与试验结果进行关联。

缩短您的开发周期、减少昂贵的耐久性试验

提供 RPC III 和 DAC 格式的直接文件输入输出,以降低磁盘空间需求并提高性能

在 Adams 内进行柔性体的模态应力还原

将载荷数据导出到包含 MSC Nastran 在内的常用 FEA 软件中,以便进行详细的应力分析

与 MSC Fatigue 集成,以预测部件寿命

Adams/Durability——与 MSC Fatigue 集成,以预测部件寿命 模拟界面 01

借助 Adams/Vibration,工程师们就能用虚拟样机来取代振动设备上的实物试验。噪声、振动及声振粗糙度(NVH)是众多机械设计性能的关键因素,但设计出最佳的 NVH 并非易事。Adams/Vibration 使工程师们能够通过频域分析轻松地研究机械系统的强制振动。

在不同的操作点分析频域内模型的强制响应- 将您的线性化模型从 Adams 产品完整、迅速地传送给Adams/Vibration

创建用于振动分析的输入输出通道

指定频域输入函数,例如正弦扫频幅度/频率、功率谱密度(PSD)以及旋转不平衡

创建基于频率的作用力

求解感兴趣的频率范围内的系统模式

估算频率响应函数的幅度和相位特征

制作强制响应和独立模式响应的动画

将系统模态对强制振动响应的影响制成表格

将模型元件对系统模式下的运动、静态以及消散能量分布的影响制成表格

指定直接运动输入

绘制应力/应变频率响应函数

Adams/Vibration——创建用于振动分析的输入输出通道 模拟界面 01

可评估并管理与运动、结构、驱动及控制有关的复杂相互作用,以便更好地优化产品设计的性能、安全性和舒适度。

可在设计周期初期构建机器部件及系统的功能性虚拟样机,使您能够在构建实体原型之前进行一系列的虚拟试验。借助这一全新的解决方案,机械制造商可缩减原型数量、减少设计循环次数并以更短的时间满足其功能规格要求。

Adams/Machinery 可充分整合到 Adams/View 环境中。它包含多个建模生产率模块,与只具备通用标准 Adams/View 模型构建功能的软件相比,它能让用户更加快速地创建通用机械部件。

Adams Machinery 用于机械传动系统的强大仿真套件 操作界面图 01

齿轮模块为那些需要预测齿轮副的设计和行为(例如齿轮比、齿间隙预测)对整体系统性能的影响的工程师而设计

通过选择正齿轮(内/外)、螺旋齿轮(内/外)、锥齿轮(直齿/螺旋齿)、双曲线齿轮、蜗轮齿轮及齿条齿轮来选择齿轮类型

根据实际工作中心距和齿厚,采用接触建模方法来研究齿间隙

通过行星齿轮向导创建行星齿轮组

在后处理器中生成与齿轮有关的输出

采用自动模型参数化作为参考来进行设计探查

齿轮模块 模拟界面图 01

齿轮模块 模拟界面图 02

皮带模块为那些需要预测皮带轮—皮带系统的设计和动态行为(例如传动比、应变与载荷预测、合规性研究或者履带动力学)对总体系统性能的影响的工程师而设计。

通过选择 Poly –V 型槽皮带、梯形带齿皮带及平滑带来选择皮带类型

采用二维联结建模方法来计算当旋转轴与球形轴之一平行时段节与皮带轮之间的接触力

采用几何形状设置值来定义皮带轮的位置和几何参数

将张紧滑轮应用到皮带系统上,以便张紧额外的松弛度并控制皮带的走行

使用作用向导将作用力或者运动施加到皮带系统的任意皮带轮上

皮带模块 模拟界面图 01

链模块 模拟界面图 02

链模块为那些需要预测链系统的设计和行为(例如传动比、张紧力、接触力或链动力学)对整体系统性能的影响的工程师而设计。 详细的仿真度选项包括:

通过选择滚子链和无声链来选择链类型

采用二维联结建模方法来计算当旋转轴与球形轴之一平行时链节与链轮之间的接触力

将线性、非线性或高级合规性应用到滚子链上

将枢轴、平移或固定导板应用到链系统上

使用作用向导将作用力或者运动施加到链系统的任意链轮上

链模块 模拟图 01

链模块 模拟图 02

该模块为那些需要预测滚动元件轴承的设计和行为对整体系统性能的影响的工程师而设计。其中包括精确表征轴承刚性、内部尺寸敏感性、偏心度、未对正及间隙。

从 14 种不同的滚动元件轴承类型中进行选择

从 24,000 多种成品轴承和/或输入值的库中直接查找轴承参数值

计算轴承反作用力,可选择采用由 MSC 软件合作伙伴 KISSsoft 提供的非线性刚性响应嵌入式技术

从超过 120 种油基和油脂基轴承润滑剂中进行选择

根据对加载、润滑、速度及轴承几何形状敏感的行业标准来预测轴承使用寿命(在指定的仿真条件下)

轴承模块 模拟界面 01

轴承模块 模拟界面 02

该模块可供工程师轻松地对基于缆索的输送系统进行建模和分析。该模块有以下特色:

精确计算缆索振动和电缆张力

预测皮带轮的负载历史以便进行疲劳分析

分析缆索打滑对系统负载性能的影响

研究缆索合规性对系统输出速度的影响

通过在系统上加减缆索长度来研究绞拧效应

依照尺寸、接触参数及材料来定义皮带轮属性

定义预加载、密度、杨氏模量、刚度系数及阻尼系数,以便得到精确的缆索输出

缆索模块 模拟界面 01

缆索模块 模拟界面 02

相对于通过简单的动力学运动或通过可能相当复杂的自编扭矩函数或子程序,新的Adams/Machinery电机模块使工程师能够更加精密而轻松地表征电机。

针对不同的应用选择不同的建模方法

使用分析方法时可从 DDC(并联或串联)、直流无刷电机、步进电机及交流同步电机中进行选择

可采用外部方法,由 Easy5 或 MATLAB Simulink 来定义电机扭矩

计算所需的电机尺寸

预测电机扭矩对系统的影响

进行精密的位置控制

为其他机器部件获取真实驱动信号

电机模块 模拟界面 01

电机模块 模拟界面 02

新的Adams/Machinery凸轮模块创建凸轮从动件系统的功能。包括凸轮形状、从动件运动形式、从动件布置位置和从动件几何结构等。

加快创建凸轮模型的速度

使机构运动和凸轮廓线设计更容易改变

选择不同的凸轮形状:盘形、圆柱形(筒形)和单面槽形

利用现有从动件运动生成凸轮廓线

创建基于时间或基于凸轮角度的从动件运动

优化运动功能,以更自动化的方式最小化或最大化加速度或抖动。

凸轮模块 模拟界面 01

凸轮模块 模拟界面 02

模拟真实工况的车辆动力学设计与分析。

借助Adams Car,工程团队可以快速构建和测试完整车辆和车辆子系统的功能虚拟原型。在Adams Car中工作,汽车工程团队可以在各种路况下进行车辆设计,执行通常在测试实验室或测试轨道上进行的相同测试,但所需时间却很少。

悬架,转向和整车操纵分析

轻松将控制系统集成到车辆模型中

在线框或3D实体中创建或导入零部件几何

广泛的约束库,用于定义零件连通性

通过零件灵活性,自动控制系统,铰链摩擦和滑动,液压和气动执行器以及参数化设计关系来完善模型

复杂的大运动设计的综合线性和非线性结果

全面且易于使用的接触功能,支持模态柔性体与刚体几何体的任意组合之间的2D和3D接触

在构建和测试物理原型之前,探索设计的性能并优化设计

与物理原型测试相比,分析设计变更要快得多且成本更低

更快,更轻松地改变各种分析

在更安全的环境中工作,不必担心由于恶劣的天气而导致仪器故障或丢失测试时间

运行分析和假设情景,而没有与物理测试相关的危险

在全球范围内执行一组可重复的测试,以确保您使用通用数据,测试以及最重要的结果

Adams Car 模拟界面 01

对地面车辆的行驶质量进行建模和仿真

创建悬架和整车的Adams Car组件

分析模型以了解其性能和行为

使用与Adams Car模型一样对乘车质量至关重要的建模元素

使用建模元素测试台独立于其他系统分析建模元素

使用四立柱测试平台来支持各种时域分析

Adams Car Ride 模拟界面01

应用专门用于重型卡车和公共汽车的零部件,悬架和整车模板

模拟卡车行业中常见的多轴,多子系统装配体

在一个环境中执行组件,子系统和整车分析

使用基于模板的参数建模方法探索多种假设设计方案

在屏幕上设置车辆或子系统的运动动画

显示关键参数图

产生标准化的测试报告

Adams Car Truck 模拟界面 01

对传动系统组件进行建模和仿真,并研究整个传动系统在不同工况下的动态行为

探索动力传动系统与底盘部件(例如悬架,转向系统,制动器和车身)之间的相互作用

对传动系统模型施加特定的扭矩

为模型中的不同车轮定义不同的摩擦系数

定义道路坡度以研究传动系统模型的性能

更改传动系统的几何形状,然后再次分析传动系统,以评估更改的影响

Adams Driveline 模拟界面 01

使车辆达到动态极限或接近您定义的目标

根据Adams SmartDriver计算的预测性能,改善车辆模型的操控性,耐用性或行驶性能

研究车辆模型的系统级动力学,同时需要最少的设置

计算参考路径上的极限(最高性能)速度曲线

使用快速,简化的车辆模型检查速度曲线

对整个轨迹上的车辆状态进行分析,搜索在完整动态仿真过程中无法以当前目标速度行驶的路径位置

使用指定的参数和车辆的理论极限来计算四个附加极限

创建速度曲线,使车辆达到车辆极限和用户定义的极限

Adams SmartDriver 模拟界面 01

与Adams Car,Adams Chassis,Adams Solver或Adams View配合使用,以将轮胎添加到机械模型中,以模拟,转向,加速,自由滚动或打滑等动作

模拟轮胎在道路或不规则地形上移动时作用在轮胎上的力和扭矩

计算由于轮胎与路面之间的相互作用而使轮胎施加在车辆上的力和力矩

应用处理分析来研究车辆对转向,制动和油门输入的动态响应

应用行驶和舒适度分析来评估由于具有短波障碍的不平坦道路(例如,交叉路口,沟槽或砖块路)而引起的车辆振动

应用3D接触分析生成道路荷载历程以及使用部件的力和加速度研究应力和疲劳。

Adams Tire 模拟界面 01

模拟完整的车辆事件(例如稳态漂移,转弯油门关闭和恒定半径)

模拟一半车辆事件,包括动态负载情况和静态车辆特性

与Adams Insight一起使用以对车辆模型进行系统的实验

研究多种设计变化的影响

优化设计

解决鲁棒性问题

Adams Chassis 模拟界面 01

Adams允许存在较大的整体运动以及与其他复杂建模元素方便地创建柔性体。 工程师可以结合使用线性柔性体和非线性柔性体来解决涉及大变形和材料非线性的问题。

Adams Flex允许从大多数主要的FEA软件包中导入有限元模型,并且与Adams软件包完全集成,从而可以访问便捷的建模和强大的后处理功能。用柔性体代替一些关键的刚性体将提高载荷预测的准确性。

Adams Flex 模拟界面 01

Adams View中的ViewFlex模块使用户可以使用嵌入式有限元分析在Adams环境中将刚性体转换为基于MNF的柔性体,其中将执行网格划分和线性模态分析。它由MSC Nastran提供支持,可以在不离开Adams View且不依赖第三方有限元分析软件的情况下创建柔性体。而且,这是一个简化的过程,其效率比用户过去传统上为Adams生成柔性主体的方式要高得多。

ViewFlex 模拟界面 01

FE part完全由Adams建模,模型对象具有质量并且可以准确计算梁状结构的大变形(即几何非线性)。它提供了一种快速的方法来对系统模型中的几何非线性部件进行建模。

FE part 模拟界面 01

Adams-Marc联合使用户能够在世界一流的Marc非线性有限元技术与世界一流的Adams MBD代码之间执行真实的协同仿真。这样,MBD工程师可以通过包含非线性结构行为来提高模型的准确性。也可以提高涉及粘弹性材料高变形的分析准确性。使用此协同仿真可能需要重新划分网格。

Adams-Marc联合仿真 模拟界面 01

基于隐式非线性有限元分析,Adams MaxFlex允许在Adams模型中表示几何非线性(即大变形),材料非线性和边界条件非线性。尽管FEA技术用于表示和求解非线性柔性体,但它完全嵌入在Adams中,因此不需要其他FEA软件即可求解模型。

Adams MaxFlex 模拟界面 01

最大化的在多体动力学仿真分析中应用非线性柔性体。

更高保真度模拟的需求近年来,人们更加重视高速,轻便,精确的机械系统。通常,这些系统将包含一个或多个结构部件,其变形效应对于设计分析至关重要。在那些情况下,包括对那些关键组件的灵活性将导致更精确的负载预测和改进的系统性能预测。

传统的Adams柔性机构方法:Adams Flex已被Adams用户使用多年,将线性柔性包含在多体动力学系统中,并在模拟过程中允许捕获相对较小的柔性组件变形(大约为特征长度的10%)。

但是,当涉及具有几何或材料非线性的组件时,例如悬架系统或发动机支架中的扭力梁,Adams Flex不能提供在仿真中处理非线性的功能。

因此,为了将非线性灵活性纳入多体动力学系统中,我们为用户引入了一种新的方法/工具-MaxFlex。

MaxFlex可以表示几何非线性(即大变形),材料非线性和边界条件非线性。它基于隐式非线性有限元分析。

Adams MaxFlex 模拟界面 01

近年来,人们更加重视高速,轻便,精确的机械系统。通常,这些系统将包含一个或多个结构部件,其变形效应对于设计分析至关重要。在那些情况下,包括对那些关键组件的灵活性将导致更精确的负载预测和改进的系统性能预测。

Adams Flex已被Adams用户使用多年,将线性柔性包含在多体动力学系统中,并在模拟过程中允许捕获相对较小的柔性组件变形(大约为特征长度的10%)。

但是,当涉及具有几何或材料非线性的组件时,例如悬架系统或发动机支架中的扭力梁,Adams Flex不能提供在仿真中处理非线性的功能。

因此,为了将非线性灵活性纳入多体动力学系统中,我们为用户引入了一种新的方法/工具-MaxFlex。

MaxFlex可以表示几何非线性(即大变形),材料非线性和边界条件非线性。它基于隐式非线性有限元分析。

以下是MaxFlex的一些亮点:

使用Adams MaxFlex,多体分析人员可以通过非线性结构来提高模型的准确性
这是一个简化的工作流程,类似于Adams Flex
模拟完全在Adams中进行
提供共享内存并行(SMP)支持以提高仿真效率
易于设置模型和运行仿真
不需要第三方工具来生成具有刚性和非线性柔性零件的动画,因为它可以在Adams / Postprocessor中完成
 

硬件在环解决方案

将软件模型与硬件组件(例如,底盘稳定性控制器,视觉/范围传感器或驾驶模拟器,VI-grade的DiM驾驶模拟器)结合使用时,实时计算速度是前提条件。长期以来,MSC Adams一直是汽车行业进行车辆动力学预测的首选工具。

现在,借助Adams Real Time,分析人员可以通过SIL(软件在环),HIL(硬件在环)和ADAS(高级驾驶员协助)将相同的基本模型用于高保真离线仿真系统/应用程序。通过消除不同工具之间易于出错的模型转换,这种单一工具/一种模型的方法有可能从典型的车辆开发计划中省去数周的时间,并节省数万美元。

Adams求解器设置中的实时积分器,使用户可以满足实时操作系统要求。该集成器确保Adams仿真速度和通信间隔都满足实时平台/硬件要求(例如,驾驶模拟器或abs控制器)。

Adams实时积分器 模拟界面 01

工程师需要实时仿真才能与硬件控制器或驾驶模拟器连接。Adams实时用户可以留在Adams内进行高保真(高精度复杂模型)仿真和硬件在环实时分析。在此版本中,Adams求解器支持Concurrent公司RedHawk Linux操作系统的SIMulation Workbench(SimWB) 实时建模环境。

基于SIMulation Workbench平台的实时仿真 模拟界面 01

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