专业非线性柔性多体动力学仿真软件

时间:2009-03-10   来源:   网友评论:0   人气: 542 作者:


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Fedem Simulation Software™为复杂机械装配系统地虚拟测试提供了高精度、高效率的技术平台和工程框架。专业的工业工程环境最典型需求就是产品的验证和虚拟信号效果。在这些应用中,昂贵而又浪费时间的全尺寸物理测试仅仅是有选择性的。工程师快速而又容易地获得机械设计中动力学和结构力学的精确信息是非常必要的。同时,为了确保足够的精度,模拟软件的求解器必须解决系统级的动力学属性和部件级的结构柔性之间的相互依赖关系。只有非线性的结构动力学方法才可以高效地满足这些需求。

非线性机构动力学
为了同时解决特定时域内的结构变形和三维运动动力学问题,FEDEM采用了非线性结构动力学方法。被模拟的机械装配由使用线弹性有限单元模型描述的一个个的零件,并通过线性或非线性的连接副连结在一起。

      

每个部件在使用基于动态超单元形式作了相应的自由度缩减后,与有限元自由度相关的系统平衡方程被建立起来,并求解。FEDEM利用它独创的单元形式和独有的求解器实现模拟解决方案。这种方法体现了几种超越传统方法的优势:
  • 结构与动力学属性之间的相互依赖性可以被自动地解决。
  • 因为在方程系统中,应变能采用了隐式表达式,所以时间域求解器在数值上是高度稳定的。
  • 一个单一集成的处理方法取代了传统的两个进程处理方法:(A)载荷发生器(来自于物理测试与/或多体动力学模拟)。(B)并行、单独,每个部件的结构分析。
  • 这种方法是工程实用方法,逻辑上仿效实际物理样机
完整而高效的工作流程

        

机械装配系统的结构力学、动力学的建模和评估过程是高度集成的。当对一个设计进行验证,并且装配中单独零部件的有限元模型已经生成时,工程师需要按照以下合理的步骤进行:
  1. 通过导入每个有限元模型建立机械装配,配置部件间的关系、加入连接副、弹簧、阻尼、作用力、控制系统等,指定机械系统的驱动函数。
  2. 定义并执行动力学时域模拟,FEDEM在运行时域求解器的过程中,自动地把每个单元模型缩减成超单元。这些缩减的模型可以在其他动力学事件和FEDEM模型中重复使用。
  3. 后处理和结果评定。动力学结果可以从时域求解器里非常容易地获得。结构力学的结果可以从集成的超单元恢复处理器中获得。

高效的用户界面
FEDEM直觉的用户界面提供了一个透过同一个3D图形环境实现建模、求解和后处理的完整的特征组。模型仿真过程中或完成时,动态的结果通过曲线、动画的形式展现给用户。结合快速而稳定的FEDEM求解器,大大促进了工程过程,缩短求解时间,为用户提供清晰、易于理解的装配模型物理行为模拟结果。
工业标准格式
有限元模型需要以NASTRAN *.bdf文件格式输入,以保证与有限元网格划分工具的兼容性。
机械装置的驱动函数可以链接外在的数据,如:MTS RPC III/Pro, nCode DAC or ASCII格式。模拟受到的外在驱动可以通过改变参照关系,方便地从一个事件切换到另一个。
仿真结果动画可以输出为MPEG-1, MPEG-2或AVI格式,以及静态的JPG, PNG, BMP or RGB/IV(仅支持三维格式)格式文件。
 
超大模型和超长时间历程模拟能力
因为采用了创新的结合静态和动态缩减算法的超单元技术,巨型单元数量的有限元模型会非常容易地获得处理。
运动方程仅求解进行超单元缩减后的系统,并且方程的数目与有限元模型的网格数量无关。这就为模拟超常时间历程创造了可能,对于包含大量网格数量的模型亦然。

       

完整的机械机构库
一个全面的机构库确保了从实际模型的物理特性。机构库包括:连接副库(任意非线性)、弹簧、阻尼和摩擦特性、不连续弹簧和阻尼、函数(任意外部数据文件参照关系)、力和控制系统等。所有的机构都有三维图形表现形式,其属性通过用户界面组件可以非常容易地理解。

       

控制系统
为了保证结构动力学系统和控制系统之间的交互作用的精确模拟,FEDEM采用了同步模拟技术。
内部的控制系统包含补偿器和单元控制块库,包含了机械辅助单元的基本模型,如:液压缸、激励器和电驱动系统。
除了内在的控制系统,FEDEM还具有MATLAB/Simulink接口,用于更复杂、高级控制系统的建模。

轮胎和路面模型


 

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