ADAMS基礎(chǔ)介紹

1、1R 12R 12機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件2ADAMS軟件核心模塊軟件核心模塊ADAMS 簡介簡介q 全稱Automated Dynamic Analysis of Mechanical Systems，是美國Mechanical Dynamics Inc. (MDI)公司 的主要產(chǎn)品，是世界上最具權(quán)威性的，使用范圍最廣的機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件。q 集建模、求解、可視化技術(shù)于一體的虛擬樣機軟件，可以生成包括機-電-液一體化在內(nèi)的、任意復(fù)雜系統(tǒng)的多體動力學(xué)數(shù)字化虛擬樣機模型，能為用戶提供從產(chǎn)品概念設(shè)計、方案論證、詳細(xì)設(shè)計、到產(chǎn)品方案修改、優(yōu)化、試驗規(guī)劃甚至故障診斷各階段、全方

2、位、高精度的仿真計算分析結(jié)果。q 廣泛應(yīng)用于汽車、宇航、軍工、鐵路和通用機械工業(yè)。q 可以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低開發(fā)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量及競爭力。q 2003年2月15日MSC.Software軟件公司以1.2億美金收購Mechanical Dynamics。q 最高版本MSC.ADAMS 2005版。機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件3ADAMS軟件核心模塊軟件核心模塊核心模塊核心模塊 A/View（用戶界面模塊） A/Solver（求解器模塊） A/Postprocessor（加強后處理器模塊） 擴展模塊擴展模塊 A/AutoFlex（柔性體自動生成模塊） A/Flex（柔體分析模

3、塊） A/Linear（系統(tǒng)模態(tài)分析模塊） A/Insight （統(tǒng)計分析模塊） A/Hydraulics（液壓模塊） A/Vibration（振動分析） 專業(yè)模塊專業(yè)模塊 A/Aircraft（航空模塊） A/Chassis（底盤模塊） A/Driveline（動力傳動系統(tǒng)模塊） A/Driver（駕駛員模塊） A/Durability（耐久性分析） A/Engine（發(fā)動機設(shè)計模塊） A/Tire（輪胎模塊） A/Car（工業(yè)汽車模塊） A/Rail（軌道車輪模塊） A/Figure 、Android、LifeMod 接口模塊接口模塊 A/Control（控制模塊） A/Exchange（

4、圖形交換接口） Mechanism/Pro（Pro/Engineer接口模塊） CAT/ADAMS（與 CATIA 組合使用的界面） 工具箱模塊工具箱模塊 A/SDK（軟件開發(fā)工具箱） A/LGT（起落架設(shè)計） AVT toolkit（履帶車輛分析） 其它模塊其它模塊 A/EDM 模塊、3D Road 模塊 ADAMS 家族家族 家族家族總匯總匯機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件4ADAMS軟件核心模塊軟件核心模塊ADAMS/View理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)q 核心理論基礎(chǔ)：多體系統(tǒng)動力學(xué)多體系統(tǒng)動力學(xué)，包括多剛體動力學(xué)和多柔體動力學(xué)q 在解決實際問題時，一般要通過以下步驟v實際系統(tǒng)多體模型

5、簡化v自動生成動力學(xué)方程v準(zhǔn)確求解動力學(xué)方程機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件5ADAMS軟件核心模塊軟件核心模塊目錄目錄 ：ADAMSADAMS基礎(chǔ)基礎(chǔ)1: 環(huán)境介紹2: 實體建模3: 連接介紹4: 物體運動行為負(fù)載5:測量 (Measure)6: 仿真模擬 & Sensor7: 繪制圖表8: 定義設(shè)計變量9: 實驗設(shè)計 (DOE)10: 最優(yōu)化設(shè)計11: 自定義對話框12: 作用力 (Applied Force)13: 模擬仿真形式14: 解線性化 (Linearation)15: 其它工具16: 基本contact建模17: 彈性體Flexible body建模18:

6、基本控制程序-Controls Block19: 參數(shù)化設(shè)計機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件6ADAMS軟件核心模塊軟件核心模塊ADAMSADAMS建模分析過程建模分析過程1.環(huán)境介紹環(huán)境介紹 建造模型，鉸接，驅(qū)動、力建造模型，鉸接，驅(qū)動、力 輸入輸入CAD模型模型BUILD設(shè)計階段設(shè)計階段節(jié)省時間節(jié)省時間與成本與成本改善品質(zhì)改善品質(zhì)改善效率改善效率產(chǎn)品改善產(chǎn)品改善TESTVALIDATEREFINEITERATEOPTIMIZEAUTOMATE 建造驅(qū)動器，傳感器建造驅(qū)動器，傳感器 (sensors)與建造測量與建造測量 ( measures)執(zhí)行初步模擬仿真執(zhí)行初步模擬仿真 性

7、能與已知資料對比性能與已知資料對比 結(jié)果比較結(jié)果比較 輸入基本圖表輸入基本圖表 輸入法則輸入法則（Methodology） 加入控制與柔性性加入控制與柔性性加入摩擦加入摩擦 滑動等參數(shù)滑動等參數(shù) What if? 建立參數(shù)建立參數(shù)(Parameters) 建立變量建立變量(Variables) 執(zhí)行實驗設(shè)計執(zhí)行實驗設(shè)計 最優(yōu)化最優(yōu)化(Optimization) 敏感度研究敏感度研究實驗設(shè)計實驗設(shè)計 使用宏使用宏Macro命令命令 自定義對話框自定義對話框機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件7ADAMS軟件核心模塊軟件核心模塊ADAMS/View ADAMS/View 窗口介紹窗口介紹A

8、DAMS/View主主菜單菜單 建模與仿真建模與仿真 工具面板工具面板控制面板控制面板 鼠標(biāo)右鍵右鍵彈出其它工具 由上面的點擊命令出現(xiàn)相應(yīng)的控制面板坐標(biāo)系坐標(biāo)系狀態(tài)欄狀態(tài)欄當(dāng)前坐標(biāo)值當(dāng)前坐標(biāo)值模型標(biāo)題模型標(biāo)題工作網(wǎng)格工作網(wǎng)格下拉菜單下拉菜單1.環(huán)境介紹環(huán)境介紹機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件8ADAMS軟件核心模塊軟件核心模塊ADAMS/View ADAMS/View 工具欄瀏覽工具欄瀏覽1234567891011121314151612345678910111213141516幾何建模測量恢復(fù)/重做運動驅(qū)動鉸接色盤移動動態(tài)瀏覽力前后視圖動態(tài)瀏覽上下視圖左右視圖背景視圖視窗布置其它

9、1.環(huán)境介紹環(huán)境介紹機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件9ADAMS軟件核心模塊軟件核心模塊工作網(wǎng)格的顯工作網(wǎng)格的顯示狀態(tài)示狀態(tài)可以設(shè)定工作網(wǎng)格的原點可以設(shè)定工作網(wǎng)格的原點位置位置/工作平面工作平面設(shè)定位置設(shè)定位置. 絕對原點 現(xiàn)有的坐標(biāo)系統(tǒng)改變工作坐標(biāo)平面改變工作坐標(biāo)平面. 絕對坐標(biāo)軸向 Pre-defined axes, edges, or face normals Locations of existing CSs or vertices工作網(wǎng)格可以工作網(wǎng)格可以 設(shè)定工作平面方便建模 自動捕捉網(wǎng)格點方便移動/修改尺寸、幾何外形工作網(wǎng)格工作網(wǎng)格 （ Grid Grid ）1.環(huán)境介

10、紹環(huán)境介紹機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件10ADAMS軟件核心模塊軟件核心模塊控制視角的方式控制視角的方式.q下拉菜單q快捷鍵R or r 旋轉(zhuǎn) S or s對Z軸旋轉(zhuǎn)Shift + R or r 右視圖Shift + S or s渲染T or t平移q主工具欄q彈出式菜單控制視角控制視角1.環(huán)境介紹環(huán)境介紹機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件11ADAMS軟件核心模塊軟件核心模塊設(shè)定建模環(huán)境設(shè)定建模環(huán)境 坐標(biāo)系統(tǒng)坐標(biāo)系統(tǒng) ADAMS/View 使用 直角直角坐標(biāo)坐標(biāo) 系 可以設(shè)定為 圓柱坐標(biāo)圓柱坐標(biāo) 或 球坐標(biāo)球坐標(biāo) 設(shè)定單位設(shè)定單位 重力重力 菜單Settings |

11、 GravitySettings | Gravity 菜單Settings | Coordinate SystemSettings | Coordinate System工作目工作目錄錄 菜單菜單Settings | UnitsSettings | Units2.實體建模實體建模機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件12ADAMS軟件核心模塊軟件核心模塊ADAMSADAMS模型結(jié)構(gòu)模型結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫DatabaseDatabase分析模型分析模型ModelModel圖表圖表PlotPlot自定義界面自定義界面GUIGUI測量設(shè)定測量設(shè)定MeasureMeasure連接設(shè)定連接設(shè)定Con

12、straintConstraint力元素力元素ForceForce分析結(jié)果分析結(jié)果Analysis曲線曲線CurveCurve物件物件PartPart標(biāo)記標(biāo)記MarkerMarker設(shè)計點設(shè)計點PointsPoints 幾何特征幾何特征Geometry2.實體建模實體建模機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件13ADAMS軟件核心模塊軟件核心模塊ADAMS/View Database files (.bin)ADAMS/View Database files (.bin) 包括完整的 models, 仿真結(jié)果, 圖表, 等. 文件較大,2進(jìn)制，不可閱讀 可包含多多個個 model ! A

13、DAMS/View Command files (.ADAMS/View Command files (.cmdcmd) ) 僅僅包括 model 原件與其屬性 文件很小, 文字檔(可閱讀)，可跨平臺可跨平臺 只包含一一個個 model !ADAMS ADAMS 文件類型文件類型ADAMS/View ADAMS/View 最常用的格式最常用的格式 : :ADAMS ADAMS 可可導(dǎo)入導(dǎo)入/ /出的出的文件文件格式格式還還有有 : : ADAMS/Solver 輸入文件 (.adm) 模型交換文件 (STEP,IGES,DXF,DWG,Wavefront, stereolithography,

14、Parasolid, etc) 測試文件、計算結(jié)果表格文件等 仿真結(jié)果文件 (.msg, .req, .out, .gra, .res).設(shè)定工作目錄設(shè)定工作目錄2.實體建模實體建模機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件14ADAMS軟件核心模塊軟件核心模塊在在 ADAMS ADAMS 中有四中有四種種 PartsParts. Rigid BodiesRigid Bodies 可移動的零件 具有質(zhì)量、慣性矩 不會變形 Flexible BodiesFlexible Bodies 可移動的零件 具有質(zhì)量、慣性矩 當(dāng)承受作用力時會變形Point MassesPoint Masses 可移動的

15、零件 具有質(zhì)量但沒有慣性矩 Ground PartGround Part 在每一個 model 都存在 永遠(yuǎn)保持固定不動 model建立時會自動建立 不會對 model 增加 DOFADAMS ADAMS 物體物體 ( ( Parts Parts 2.實體建模實體建模機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件15ADAMS軟件核心模塊軟件核心模塊幾何建模幾何建模 建立建立 rigid body .rigid body .直接幾何建模幾何建模v 使用軟件提供的簡單物體v 具有布爾運算、編輯修改能力如： 擠出、倒（圓）角、薄殼化等間接建模v 對于建好的模型，可以IGES、Parasoild、ST

16、EP及STL等導(dǎo)入。新增一個模型時，有三種選項：vNew Part New Part vAdd to PartAdd to PartvOn the GroundOn the Ground2.實體建模實體建模機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件16ADAMS軟件核心模塊軟件核心模塊TypeToolGraphicParameters SpecifiedPointsCSMsPolylineArcsSplinesAttach Near/Dont AttachLocation, Parent PartOrientation, Location, Parent PartOne Line/Multi

17、ple Lines,Open/Closed, Length, Vertex Points Angle, Parent PartOpen/Closed, Knot Points, Anchor CSM, Parent PartRadius, Start and End Angle, Anchor CSM, Parent Part簡單幾何元素建造簡單幾何元素建造2.實體建模實體建模機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件17ADAMS軟件核心模塊軟件核心模塊TypeToolGraphicParametersBoxesCylindersSpheres/EllipsoidsFrustumsToru

18、sLength (x), Height (y), Depth(z), Anchor CSM, Parent PartLength (z), Radius, Anchor CSM, Parent Part3-Diameters, Anchor CSM, Parent PartRadius of Ring (xy plane), Radius of Circular Cross-section ( to xy plane), Anchor CSM, Parent PartLength(z), Bottom and Top Radii, Anchor CSM, Parent Part簡單幾何實體建造

19、簡單幾何實體建造2.實體建模實體建模機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件18ADAMS軟件核心模塊軟件核心模塊TypeToolGraphicParametersLinksPlatesExtrusionsRevolutionsWidth, Depth,2 Anchor CSM (Length), Parent PartThickness, Radius, Vertex Locations, Anchor CSM, Parent PartOpen/Closed Profile, Depth, Anchor CSM, Parent PartOpen/Closed Profile, Sweep

20、 Angle, Anchor CSM, Parent Part幾何實體建造（續(xù)）幾何實體建造（續(xù)）2.實體建模實體建模機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件19ADAMS軟件核心模塊軟件核心模塊方法如下方法如下： 拖動拖動控制控制點點（HotpointsHotpoints ） 使用使用對話框：對話框：適合幾何需要精確尺寸控制點控制點（Hotpoints ）顯示控制點 鼠標(biāo)點選欲修改的幾何形體時，會以高亮度顯示。如何修改外型 鼠標(biāo)點擊控制點后，按住鼠標(biāo)左鍵直到到達(dá)修改的位置。修改幾何外形修改幾何外形2.實體建模實體建模機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件20ADAMS軟件核心模塊軟

21、件核心模塊使用對話框修改幾何特性修改幾何特性 右鍵/菜單Modify , Geometry Modify 開啟對話框修改幾何外形（續(xù)）修改幾何外形（續(xù)）2.實體建模實體建模機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件21ADAMS軟件核心模塊軟件核心模塊 細(xì)化幾何特征細(xì)化幾何特征倒方角（Chamfer）提供不等半徑設(shè)定倒圓角角（Fillet）提供不等半徑設(shè)定挖洞( Hole )提供深度設(shè)定凸臺（Boss）提供高度設(shè)定薄殼（Shell）提供內(nèi)（外）薄殼化2.實體建模實體建模機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件22ADAMS軟件核心模塊軟件核心模塊導(dǎo)入導(dǎo)入其他其他CADCAD文件文件 (

22、( Import )Import )ADAMS與CAD系統(tǒng)組合使用，實際上并不是使用CAD的原有文件，因為對于ADAMS并不強調(diào)所導(dǎo)入的幾何是否為實體 ，與FEA軟件不同，因此，對于機構(gòu)分析來說，只需要以下物理性質(zhì)資料即可，質(zhì)量、慣性矩、質(zhì)心位置及密度。若導(dǎo)入其他CAD文件（除了SHELL），必須和ADAMS/Exchange配合。目前可導(dǎo)入格式有IGES、STEP、Parasolid Parasolid 、STLSTL、DWG、DXF、Wavefront、Render。注意：導(dǎo)入CAD文件后，需要自行輸入，質(zhì)量、慣性矩、質(zhì)心位置及密度資料?？捎稍瑿AD軟件知。最佳的策略：CAD ADAMS

23、2.實體建模實體建模機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件23ADAMS軟件核心模塊軟件核心模塊建模輔助建模輔助工具：工具：對位對位、插入及、插入及旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)工具工具物件對 x,y,z 軸旋轉(zhuǎn)、平移物件對指定平面鏡面平面對齊旋轉(zhuǎn)對齊平移對齊2.實體建模實體建模機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件24ADAMS軟件核心模塊軟件核心模塊約束分類約束分類 ( ( Constraints )Constraints )有有 6 大大類類的的約束約束.運動副約束運動副約束原始原始約束約束運動驅(qū)動約束運動驅(qū)動約束凸輪約束凸輪約束3.約束介紹約束介紹機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件25

24、ADAMS軟件核心模塊軟件核心模塊可使用可使用 Modify Joint Modify Joint 對話框?qū)υ捒?修改修改連接連接特性特性定義摩擦力設(shè)定基本特性設(shè)定驅(qū)動設(shè)定初始狀態(tài)修改約束特性修改約束特性3.約束介紹約束介紹機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件26ADAMS軟件核心模塊軟件核心模塊建立建立作用力作用力在在 ADAMS ADAMS 中建立作用力中建立作用力 使用主菜單使用主菜單 Force ModelingForce Modeling 工具 使用主工具欄 使用command navigator4.作用力作用力機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件27ADAMS軟件核

25、心模塊軟件核心模塊作用力作用力類型類型 ( ( Apply force )Apply force )Force ElementToolComponentsPartsPoint ForcePoint TorqueVector ForceVector TorqueGeneral Force1 translational component1 rotational component3 translational components3 rotational components3 translational components3 rotational components1 translatio

26、nal component2 parts affected2 parts affectedor 1 part affected2 parts affected2 parts affected2 parts affectedor 1 part affectedSingle-Component ForcesMulti-Component Forces4.作用力作用力機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件28ADAMS軟件核心模塊軟件核心模塊MeasureMeasure的的種類種類ADAMS/View提供多種形式的測量，如：角度、長度、自定義的物理量。MEASURE用途： 觀察 作為DS/DO

27、E/OPT目標(biāo)函數(shù)、限制函數(shù) 統(tǒng)計分析Build | Measure6.測量測量機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件29ADAMS軟件核心模塊軟件核心模塊簡單的仿真簡單的仿真 ( ( Simulation )Simulation )仿真仿真在在給定時間內(nèi)的運動給定時間內(nèi)的運動, , 只要只要設(shè)定設(shè)定系統(tǒng)的初始狀態(tài)載荷與約束條件仿真分析仿真分析動畫回放動畫回放7.仿真分析仿真分析機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件30ADAMS軟件核心模塊軟件核心模塊基本的仿真設(shè)定基本的仿真設(shè)定Duration: 相對于仿真結(jié)束時的時間量End Time: 絕對的仿真結(jié)束時間時間設(shè)定時間設(shè)定仿真

28、種類仿真種類輸出輸出重復(fù)播放重復(fù)播放靜態(tài)平衡靜態(tài)平衡Step Size: 每一個step多少時間Steps:在時間范圍內(nèi)分割為多少steps其他其他進(jìn)入仿真控制對話框(Quasi-)staticdynamickinematictransient7.仿真分析仿真分析機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件31ADAMS軟件核心模塊軟件核心模塊動畫控制動畫控制仿真名稱仿真名稱視圖視圖視角固定點視角固定點攝影機角度攝影機角度軌跡跟蹤點軌跡跟蹤點顯示顯示 icons影像疊加影像疊加結(jié)果存檔結(jié)果存檔重復(fù)播放重復(fù)播放7.仿真分析仿真分析機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件32ADAMS軟件核心模塊軟件核心模塊后處理環(huán)境后處理環(huán)境 ( ( PostProcessorPostProcessor ) )Plotting Window Plotting Window 是用是用于于1. 觀察模擬的結(jié)果2. 觀察由其他應(yīng)用程序輸入的數(shù)據(jù) 3. 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析（如：FFT, Bode Plotting）如何進(jìn)入后處理環(huán)境如何進(jìn)入后處理環(huán)境主工具欄 下拉菜單Review | Plotting Window或或 F88.繪制圖表繪制圖表機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件33ADAMS軟件核心模塊軟件核心模塊后處理后處理數(shù)據(jù)分析工具數(shù)據(jù)分析工具數(shù)據(jù)處理