第四章 部件和坐標系.ppt

1、MSC.Software 公司成都辦事處,MSC.ADAMS 初級培訓教程,2010年11月,（ADM701 教程講解及練習）,Part Number: ADAM*V2005*Z*FSP*Z*SM-ADM701-NT1,4.0 部件和坐標系,本章內容： 坐標系 部件坐標系 坐標系標記點 部件和幾何外形之間的關系 部件、幾何外形和標記點 ADAMS/View 中部件的類型 部件的質量和轉動慣量 測試,坐標系,坐標系（coordinate system ）的意義 坐標系是定義運動學和動力學分析量必要的測試對象。,坐標系 (續(xù)),坐標系的類型 Global coordinate system (GC

2、S)：全局坐標系 屬于大地部件。 定義整個模型的絕對參考點（0，0，0）和坐標軸的方向，用來生成其它的局部坐標系。 Local coordinate systems (LCS)：局部坐標系 Part coordinate systems (PCS)：部件坐標系 Markers：坐標系標記點,部件坐標系,部件坐標系 (PCS)的定義 生成可動部件時自動定義。 每個部件只有一個部件坐標系 部件坐標系的位置和方向通過相對于GCS的位置和方向來定義。 初始生成時，每個可動部件的PCS與GCS的位置和方向相同。,坐標系標記點(Marker),坐標系標記點的定義 屬于一個可動部件并隨部件一起運動。 一個可

3、動部件上可以包含若干個標記點。 其位置和方向可以相對于GCS和PCS的位置和方向角度來定義。,坐標系標記點(續(xù)),坐標系標記點的定義(續(xù)) 當需要一個唯一的位置，比如： 一個部件質心的位置。 幾何外形的定位點。 當需要一個唯一的方向，比如： 可動部件的轉動慣量的相對坐標軸的方向。 約束的方向。 施加載荷的方向的定義。 在 ADAMS/View中，按照缺省的方式，所有的標記點的位置和方向都是相對于GCS來定義的。,部件和幾何外形之間的關系,部件 定義可以相對于其它的物體運動的可動物體（剛性體或彈性體），該對象包含以下特性： 質量 轉動慣量 初始的位置和方向 (PCS) 初始的速度 幾何外形 為了

4、可視化的效果加在可動部件上，比如： 長度 半徑 寬度 對于大多數(shù)的仿真分析來說，幾何外形是不需要的 注意：某些分析中包含碰撞問題，而碰撞力的定義需要依據(jù)幾何外形來確定碰撞力的大小，有關這個問題，我們將在 Hatchback IV 部分進行討論。,部件和幾何外形之間的關系(續(xù)),.model_1.UCA.cyl_1 (Geometry),.model_1.UCA.sphere_1 (Geometry),.model_1.UCA (Part),部件、幾何外形和標記點,MSC.ADAMS中對象的依存關系 要理解ADAMS/View中部件、幾何外形和標記點之間的關系，有必要先了解下圖所示的對象之間的依

5、存關系：,mar_1,cyl,cm,sph,mar_2,部件、幾何外形和標記點(續(xù)),單擺,ADAMS/VIEW中部件的類型,剛性體(Rigid body) 可以運動，具有六個自由度 具有質量和轉動慣量等力學性質 不能變形 彈性體(Flexible body) 可以運動 具有質量和轉動慣量等力學性質 受到外力時會產生變形 點質量(Point mass) 可以運動，但只有三個自由度 具有質量，但不考慮幾何外延 大地(Ground part) 每個模型中必須存在，且在進入ADAMS/View 后系統(tǒng)會自動生成 定義絕對坐標系(GCS)及坐標原點，并且在仿真過程中始終靜止不動 在計算速度和加速度時起

6、著慣性參考坐標系的作用,部件的質量和轉動慣量,質量和轉動慣量性質 ADAMS/View 只對三維的剛性體自動地計算其質量和轉動慣量性質 ADAMS/View 依據(jù)該部件的幾何體積和密度或材料計算該部件的總質量和轉動慣量 你可以手工改變部件的這些性質 ADAMS/View 相對于一個代表部件質心的標記點(cm)來定義部件的質量和轉動慣量，該標記點的三個坐標軸代表該部件轉動慣量的三個主慣性軸，因此定義轉動慣量Ixx, Iyy, Izz 你可以修改該坐標系的位置和方向。,部件的質量和轉動慣量(續(xù)),Part 1,cm marker,cm marker (shifts as new geometry

7、is added to the part),Part 1,測試,MSC.ADAMS中的測試 代表你想要在仿真過程中關注的一些量，比如： 某部件上一點的位移、速度、加速度 約束反力 兩個物體之間的夾角 其它使用用戶函數(shù)定義的數(shù)據(jù)結果 在仿真過程中捕捉不同時刻點的測試值數(shù)據(jù),測試(續(xù)),在對象中可以直接定義的測試 對于模型中的部件、載荷和約束可以直接建立一些測試，如：,練習 4 下落的石塊,問題描述 找到一個石塊下落 1 秒后的位移、速度和加速度，該石塊的初始速度為 0 ，只受重力作用。,練習 4 下落的石塊,練習開始 首先在目錄 exercise_dir/mod_04_falling_stone

8、下啟動ADAMS/View并建立一個模型。在該目錄下運行 ADAMS/View 可以保證所有的數(shù)據(jù)文件都存儲在那個目錄下。 要開始練習： 啟動 ADAMS/View。 在出現(xiàn)的 Welcome 對話窗口內： 在標題 How would you like to proceed 下選擇 Create a new model 將目錄設為 exercise_dir/mod_04_falling_stone 模型的名稱為 projectile。 注意 Gravity 是 Earth Normal (-Global Y) 注意 Units 使 MMKS - mm, Kg, N, s, deg。 選擇 OK

9、.,練習 4 下落的石塊,建立石塊（stone） 使用工具 Sphere 生成一個球心在坐標原點半徑為 50 mm 的石塊（Stone）部件。你需要將部件的名稱改為stone并設置其質量為 1 kg。 要建立石塊： 在生成球體時要顯示坐標值，這樣你可以知道其尺寸，從菜單 View 下選擇 Coordinate Window。 將光標移至主工具箱內 Rigid Body 工具包內點擊右鍵，然后選擇工具 Sphere 。 按照狀態(tài)欄內的提示先選擇球心在坐標原點然后移動鼠標直至生成一個半徑為 50 mm 的球體。,練習 4 下落的石塊,要將該部件改名為 stone： 將光標移至該球體，點擊鼠標的右鍵

10、，在出現(xiàn)的窗口內指向 Part:PART_2然后選擇 Rename。 在 New Name 文本窗口內，輸入 .projectile.Stone，然后選擇 OK。 要將該部件的質量設置為 1 kg： 將光標移至該球體，點擊鼠標的右鍵，在出現(xiàn)的窗口內指向 Part:Stone，然后選擇 Modify。 在 Define Mass by 文本窗口內，選擇 User Input。 如果出現(xiàn)警告的信息窗口，現(xiàn)在 Close。 在 Mass 一欄內輸入 1.0。 選擇 OK。,練習 4 下落的石塊,對下落的石塊生成測試 要計算石塊質心點在g方向即垂直方向的位移、速度和加速度，你將生成三個對部件對象的測試

11、，你將設置測試為 Y 方向的測試。 要計算石塊在 g 方向的位移： 將光標移至該球體，點擊鼠標的右鍵，在出現(xiàn)的窗口內指向 Part:Stone，然后選擇 Measure。 在 Measure Name 一欄輸入 displacement。 設置 Characteristic 為 CM position。 設置 Component 為 Y。 選擇 Create Strip Chart。 選擇 OK。 出現(xiàn)一個測試的曲線圖。 曲線圖中是空的，因為你需要運行一次仿真，以便 ADAMS/View 能夠有必要的信息生成曲線。,練習 4 下落的石塊,要計算石塊在 g 方向速度的測試： 右鍵點擊 stone

12、, 然后選擇 Measure。 在 Measure Name 一欄內輸入 velocity。 設置 Characteristic 為 CM velocity。 設置 Component 為 Y. 選擇 Create strip chart。 選擇 OK. 要計算石塊在 g 方向加速度的測試： 按照上面的指導，除了在 Measure Name 一欄內輸入 acceleration 和 Characteristic 為 CM acceleration。,練習 4 下落的石塊,校驗模型 現(xiàn)在你將校驗你的模型。當你校驗模型時， ADAMS/View 將檢查錯誤的初始條件，比如：不一致的約束，未約束的部

13、件或在動力學系統(tǒng)中無質量的部件并給出模型中可能出現(xiàn)問題的警示。 要校驗模型: 在狀態(tài)欄的右下角，右鍵點擊 Information 工具包 并選擇工具 Verify 。 在出現(xiàn)的信息窗口內，檢查一下模型已經被成功的校驗。 關閉信息窗口。,練習 4 下落的石塊,設置并運行一次仿真 現(xiàn)在你需要將顯示區(qū)域放大以便在仿真時下落的石塊清晰可見。然后進行一次 1 秒 50 步的仿真。 要放大顯示區(qū)域： 現(xiàn)在 選擇工具 以在工具箱內顯示控制視圖的工具。 選擇工具 Zoom , 并在視窗內點擊左鍵再拖動光標直至整個工作網格全部可見為止。 選擇工具 Translate , 并拖動整個工作網格到屏幕的頂部。,練習

14、4 下落的石塊,要運行 1 秒 50 步的仿真: 在主工具箱內選擇工具 Simulation . 在 End Time 一欄內輸入 1.0 ，在 Steps 一欄內輸入 50. 選擇 工具 Play . 隨著石塊的下落， ADAMS/View 同時顯示相應的位移、速度和加速度的數(shù)據(jù)及曲線圖顯示。 當仿真結束，通過選擇工具 Reset 將模型復位至初始的輸入位置或設計位置。 動畫回放仿真結果，無須再進行仿真。,練習 4 下落的石塊,找出位移、速度和加速度的值 現(xiàn)在你將利用 ADAMS/PostProcessor找出石塊下落 1 秒后的位移、速度和加速度。 要運行 ADAMS/PostProces

15、sor: 在曲線圖 .projectile.displacement內空白處點擊鼠標右鍵，指向 Plot:scht1 ，然后選擇 Transfer to Full Plot。 出現(xiàn)的ADAMS/PostProcessor 的窗口替代 ADAMS/View 窗口。 要找出石塊的位移值: 在 ADAMS/PostProcessor 窗口內，在主工具欄內選擇工具 Plot Tracking 。 因為你想要知道 1 秒時的結果，將光標移至曲線的終點處。 在這工具欄下面的區(qū)域內， X 欄內顯示為 1。 注意 Y 欄內的數(shù)值，該數(shù)值即為你的答案。 將該值與本練習后面的理論解進行比較。 用此值回答本章小結中

16、的問題 1 。,練習 4 下落的石塊,要找出石塊下落 1 秒后的速度： 選擇 Surf。選擇該功能可以讓你無須使用 Add Curves button 就可以快速瀏覽各數(shù)據(jù)曲線。 設置 Source 為 Measures。 從 Measure 列選擇 velocity。 因為你想要知道 1 秒時的結果，將光標移至曲線的終點處。 在這工具欄下面的區(qū)域內， X 欄內顯示為 1。 注意 Y 欄內的數(shù)值，該數(shù)值即為你的答案。 將該值與本練習后面的理論解進行比較。 用此值回答本章小結中的問題 2 。,練習 4 下落的石塊,要找出石塊下落 1 秒后的加速度： 設置 Source 為 Measures。 從

17、 Measure 列，選擇 acceleration。 要顯示加速度曲線，選擇 Surf。 因為你想要知道 1 秒時的結果，將光標移至曲線的終點處。 在這工具欄下面的區(qū)域內， X 欄內顯示為 1。 注意 Y 欄內的數(shù)值，該數(shù)值即為你的答案。 將該值與本練習后面的理論解進行比較。 用此值回答本章小結中的問題 2 。 要退回到 ADAM/View 界面，選擇工具 ADAMS/View 。,練習 4 下落的石塊,存儲你的模型 現(xiàn)在存儲你的模型，此文件只包含模型信息，你將在下面的練習中使用此模型。 提示: 存儲為一個 CMD文件。 要存儲你的模型: 在 File 菜單內選擇 Export 然后選擇 O

18、K。 如果你想進一步研究該模型，如下節(jié)建議那樣，可以不退出模型，否則進行下一步。 退出 ADAMS/View。,練習 4 下落的石塊,可選任務 在進行下面這些練習之前存儲你的模型而不要在作完練習后再存儲，因為你要在后面的練習中使用該模型。如果你一定要存儲模型，建議換一個名字存儲。 改變一下石塊的質量，看看結果有什么不同： 將石塊的質量變?yōu)?2 kg。 仿真模型。 將此結果與石塊的質量為 1 Kg的結果進行比較。 質量改變是否影響位移、速度和加速度？ 測試石塊的動能（ kinetic energy ）。這些結果與質量有關系么？ K.E. = (1/2)m*v2 退出 ADAMS/View。,練習 4 下落的石塊,