adams建模與仿真.ppt

1、第5章 ADAMS軟件基本操作,ADAMS簡介： (Automatic Dynamic Analysis of Mechanlcal Systems)是美國MDI公司(Mechanical Dynamics lnc)開發(fā)的非常著名的虛擬樣機分析軟件。 包括3個最基本的解題程序模塊：,ADAMS/View(基本環(huán)境) ADAMSSolver(求解器)和 ADAMS/PostProcessor (后處理)。 另外還有一些特殊場合應用的附加程序模塊。,附加程序模塊,ADAMSCar (轎車模塊)、 ADAMSRail(機車模塊)、 ADAMSDriver(駕駛員模塊)、 ADAMS/Tire(輪胎模

2、塊)、 ADAMS/Linear(線性模塊)、 ADAMSFLex(柔性模塊)、 ADAMSContro1s(控制模塊)、 ADAMSFEA(有限元模塊)、 ADAMSHydralics(液壓模塊)、 ADAMS/Exchange(接口模塊)、 Mechanism/Pro (與ProEngineer的接口模塊)、 ADAMSAnimation(高速動畫模塊)等。,自ADAMS9.0版本開始ADAMSView采用了Windows風格的操作界面和各種操作習慣，使得ADAMSView9.0版以后的程序操作界面非常友好。,ADAMS/View程序模塊,ADAMS/View提供了一個直接面向用戶的基本操

3、作對話環(huán)境和虛擬樣機分析的前處理功能，其中包括：,樣機的建模和各種建模工具、 樣機模型數(shù)據(jù)的輸入與編輯、 與求解器和后處理等程序的自動連接、 虛擬樣機分析參數(shù)的設置、 各種數(shù)據(jù)的輸入和輸出、 同其它應用程序的接口等。,ADAMS/Solver程序模塊,ADAMSSo1ver是求解機械系統(tǒng)運動學和動力學問題的程序.,完成樣機分析的準備工作以后，ADAMS/View程序可以自動地調用ADAMSSo1ver模塊，求解樣機模型的靜力學、運動學或動力學問題，完成仿真分析以后再自動地返回ADAMS/View操作界面。因此，般用戶可以將ADAMSSolver的操作視為一個“黑匣子”，只需熟悉ADAMS/Vi

4、ew的操作，即可完成建模和整個分析過程。,ADAMS/PostProcessor程序模塊,ADAMS通過調用后處理模塊ADAMSPostProcessor來完成仿真分析結果的后處理。,ADAMSPostProcessor模塊具有相當強的后處理功能：（五個可以）,回放仿真結果； 直接繪制繪制各種分析曲線； 對仿真分析曲線進行一些數(shù)學和統(tǒng)計計算； 輸入實驗數(shù)據(jù)繪制試驗曲線，并同仿真結果進行比較； 進行分析結果曲線圖的各種編輯。,51 ADAMS/View界面,5.1.1 ADAMS/View啟動,5.1.2 ADAMS/View界面組成,5.1.1 ADAMS/View啟動,雙擊桌面上的圖標或選擇

5、Program子菜單，再選擇ADAMS10.1子菜單，然后選擇AView項，最后選擇ADAMSView程序項，啟動ADAMS/View程序。,啟動方式選擇和參數(shù)設置,啟動ADAMS/View程序后，首先出現(xiàn)歡迎對話框。在歡迎對話框中有4種不同的啟動方式供用戶選擇：,重力(Gravity)的設置,1)Earth Normal參數(shù)：設置大小為1G的向下的重力加速度 2)No Gravity參數(shù)，表示不設置重力加速度。 3)Other參數(shù)，表示設置根據(jù)用戶的需要自行設置重力加速度。此時，在選擇OK按鈕以后，將顯示一個設置重力加速度對話框，可以根據(jù)重力加速度對話框的提示，自定義重力加速度。,單位(Un

6、its)設置,ADAMS/View預先設置了4種單位系統(tǒng)： MMKS Millimeter Kilogram Second MKS Meter Kilogram Second CGS Centimeter Gram Second IPS Inch Pound Second 供選擇，有關單位系統(tǒng)的定義，可在Settings菜單下選擇Units命令，打開單位設置對話框查看和修改。,5.1.2 ADAMS/View界面組成,(1)主工具箱 (2)命令菜單欄 (3)工作屏幕區(qū) (4)工作柵格 (5)狀態(tài)欄 (6)坐標窗口 (7)視圖方向,在View菜單中選擇Toolbox and Toolbars項，

7、顯示Tool settings對話框，可以設置打開或關閉主工具箱、快捷工具欄和狀態(tài)欄。,5.2 ADAMS/View命令的基本操作,5.2.1主工具箱 5.2.2命令菜單 5.2.3彈出式菜單 5.2.4對話框 5.2.5鼠標的應用 5.2.6使用命令窗口和命令瀏覽器,主工具箱的界面有時隨命令執(zhí)行會發(fā)生變化, 以便輸入命令所需的參數(shù)，如圖5-3所示。點擊選擇命令 可恢復原貌。,圖5-3 link 參數(shù),5.2.1主工具箱,5.2.2命令菜單,對于主工具箱中不包含的命令，可以在命令菜單中選擇輸入。有以下幾種輸入菜單命令的方法： 1) 用鼠標選擇菜單中的有關命令。 2) 在按下Alt鍵的同時，鍵入

8、菜單標題中下劃線的字母, 選擇有關菜單，再用同樣的方法選擇命令。 3）使用命令快捷鍵。,命令快捷鍵,5.2.3 彈出式菜單,彈出式菜單是另一種非常方便的選擇和輸入命令方式，類似于Windows操作風格。彈出式菜單中包含與對象有關的常用命令和參數(shù)。彈出式菜單一般有多個層次。 根據(jù)對象的不同彈出式菜單的內容也不同。,彈出式菜單的應用場合,典型操作,彈出式菜單的應用場合,1)建模過程中屏幕上的各種對象，例如：構件、標記、約束、運動、力等均設有彈出式菜單，其中包括編輯、修改、命名、刪除等各種相關命令。 2)輸入對話框中的文本輸入欄，可以利用彈出式菜單進行對象或文件名的選擇、瀏覽、復制、修改，輸入值的復

9、制、修改和參數(shù)化處理等操作。 3)后處理圖標中的各種對象，例如：曲線、標題、坐標、符號標記等。,ADAMS/View在許多場合都設計有彈出式菜單。包括：,典型操作（四步）,1)將鼠標放置在要輸入命令的對象上，點擊鼠標右鍵，即可出現(xiàn)與對象有關的彈出式菜單。 2)首先出現(xiàn)的菜單是該對象的類型或名稱列表，例如：構件名、約束名等，供用戶選擇。 3)移動鼠標到某對象上，自動彈出下一層菜單，一般是所選對象的有關命令，例如Modify，再將鼠標拖至所選的命令上，然后點擊鼠標左鍵。 4)顯示與所選對象和命令對應的輸入?yún)?shù)對話框，供選擇輸入。,524 對話框,對話框中可以包含文本框、工具圖標、選擇欄、滾動條、單

10、選按鈕、復選按鈕和命令按鈕等數(shù)據(jù)輸入和選擇方式。,修改零件屬性對話框,文本輸入框,在文本輸入框可以直接用鍵盤輸入有關內容，也可以使用彈出式菜單進行有關的命令操作。 根據(jù)輸入的不同對象和內容，文本輸入框的彈出式菜單也不同。一般文本輸入框的彈出式菜單中包含有與輸入?yún)?shù)有關的主要命令，例如：復制、剪切和粘貼命令，瀏覽命令，管理和參數(shù)化命令，顯示信息命令等.,在對話框中還設有一些工具圖標，選擇這些工具圖標可以啟動相應的命令 例如：,對話框的工具圖標,表示編輯注釋命令，可以顯示編輯注釋對話框。,表示移動和旋轉命令，可以顯示移動和旋轉對象對話框。,表示測量命令，可以顯示產生測量對話框。,525 鼠標的應用

11、,鼠標是最常用的程序操作工具，ADAMS/View的鼠標應用有兩種方式： 鼠標左鍵和鼠標右鍵。,使用鼠標左鍵，選擇樣機模型中的各種對象、選擇菜單欄中的命令、快捷工具圖標命令和對話框中的有關命令。,鼠標右鍵的應用,1)顯示建模過程中屏幕上的各種對象的彈出式菜單，例如：構件、標記、約束、運動、力等。 2)在各種輸入對話框中的參數(shù)文本輸入欄，顯示輸入?yún)?shù)的彈出式菜單。 3)在后處理過程中，顯示曲線圖中各種對象的彈出式菜單，例如：曲線、標題、坐標、符號標記等。 4)在主工具箱、快捷工具欄等有工具圖標集的場合，顯示所選擇的工具圖標集的所有圖標命令。,鼠標右鍵主要應用于激發(fā)各種彈出式菜單和工具集，使用鼠標

12、右鍵的場合主要有：,526使用命令窗口和命令瀏覽器,對于高級用戶，可以在命令窗口使用ADAMSView命令語言，采用文字的方式輸入命令。也可以利用命令瀏覽器輸入命令。,在View菜單，選擇Command window命令，可以顯示命令窗口。,ADAMSView命令語言,采用文字方式輸入的命令，由命令名和命令參數(shù)組成，其格式如下：,keywords表示命令名稱，對應于命令菜單中的各種命令； parameters表示命令參數(shù)，對應于命令輸入對話框中的各種選擇。 values表示命令參數(shù)，對應于命令輸入對話框中的各種輸入或選擇值。,keywordsparametersvalues,命令語言示例,定義

13、一個旋轉副。其中：“！”以后的內容為注釋內容。在命令行的結尾添加一個“”符號，表示該行沒有結束，輸入的下一行仍然是本行的內容。,關于使用命令窗口輸入命令的詳細操作方法可以參見用戶手冊。,使用命令瀏覽器,在瀏覽器窗口中可以瀏覽顯示所有的ADAMSView命令。如果需要輸入某個命令的參數(shù)值，可以用鼠標雙擊命令名稱，程序將顯示該命令的輸入對話框。在命令輸入對話框中輸入有關參數(shù)，然后選擇0K按鈕，即可輸入該命令。如果希望了解命令的詳細說明， 可以先在瀏覽器窗口中選擇命令，然后選擇Help按鈕，程序將顯示命令的幫助窗口。,53 ADAMS/View數(shù)據(jù)庫,新建數(shù)據(jù)庫，建立構件、運動副和力等各種對象，以及

14、進行仿真分析時，ADAMSView自動地配置一個名字。命名由兩部分組成：對象的性質和序號，中間用“”連接。例如，Model_1是一個構件名，PART_1是一個構件名，J0INT_l是一個運動副名，MOT_2是一個運動名等。,ADAMSView將樣機模型的所有操作和設置信息存放在樣機模型數(shù)據(jù)庫中，并且提供了許多管理數(shù)據(jù)庫的方法。,主要內容,主要內容,531 ADAMSView命名層次和規(guī)則 532 打開新數(shù)據(jù)庫 533 保存當前數(shù)據(jù)庫 534 后退一步操作 535 取消操作 536 退出ADAMSView 537 指定保存文件位置,531 ADAMSView命名層次和規(guī)則,對象的全名以根符號“”

15、或“”開頭，并包括該對象所屬的全部上層名稱，上下層名稱之間用“”或“”隔開。 例如：MODEL機構中PART_1構件上的點PTl，其全名為 “MODELPART_1PTl”或 ”MODELPART_1PTl”。,532 打開新數(shù)據(jù)庫,首次啟動ADAMS/View時，程序將根據(jù)歡迎對話框中的選項，自動產生一個新的數(shù)據(jù)庫或者打開個保存的數(shù)據(jù)庫。ADAMS/View在操作過程中只能打開一個數(shù)據(jù)庫，但是在一個數(shù)據(jù)庫中可以儲存多個樣機模型的所有信息，包括：樣機幾何模型、各種約束、仿真結果、分析圖、自定義的菜單和對話框等。 如果希望在啟動ADAMS/View后再打開新數(shù)據(jù)庫或已保存的數(shù)據(jù)庫，操作方法如下：

16、 在File菜單，選擇New Database 命令。 在File菜單，選擇Open Database命令。,533 保存當前數(shù)據(jù)庫,在File菜單，選擇Save Database命令。,將當前計算機中的數(shù)據(jù)庫保存到一個二進制文件中。該文件中保存所有的建模信息，包括所有的自定義屏幕界面信息。,在File菜單，選擇SaveDatabase As命令。以其他的文件名保存數(shù)據(jù)庫。,在默認條件下，所有文件均存放在c盤的根目錄下。,.bin文件,保存?zhèn)浞菸募?在保存提示對話框中，有3種選擇： 如果選擇Yes，則產生一個原有的數(shù)據(jù)庫文件的備份文件，并保存數(shù)據(jù)庫。ADAMSView在原來的數(shù)據(jù)庫文件名后面加

17、一個號。例如，如果數(shù)據(jù)庫文件名為model.bin，則備份文件名為model.bin。 如果選擇No，表示保存數(shù)據(jù)庫，但是不產生備份文件。 如果選擇Cancel，表示不保存數(shù)據(jù)庫。,534 后退一步操作,如果不小心刪除了一個有用的構件，可以使用放棄操作命令，取消已經(jīng)做出的誤刪除操作,可找回已刪的構件。 ADAMSView提供了可以放棄絕大多數(shù)已經(jīng)執(zhí)行的命令操作，向后退一步的功能。ADAMSView總共可以記住多達100步的操作。 第一次放棄操作，即放棄最后一步操作，依次前推。,在Edit菜單中，選擇undo命令或者點擊快捷工具欄undo圖標。 如果要再次放棄操作，在Edit菜單中，選擇Redo

18、命令或者在快捷工具欄中選擇Redo圖標。,操作命令：,535 取消操作,取消操作經(jīng)常發(fā)生，例如，從一個對話框中退出，從正在進行的繪圖操作中退出，或者終止一個正在進行的仿真分析。 可以取消在ADAMSView中進行的任何操作。有兩種取消操作的方法： 在對話框中選擇Cancel按鈕。 按Esc鍵，或者選擇ADAMSView窗口狀態(tài)欄中的停止工具。,536 退出ADAMSView,退出ADAMSView的方法：,1)在File菜單，選擇Exit命令。 2)如果沒有保存過當前的數(shù)據(jù)庫, ADAMSView會顯示保存文件對話框，要求選擇保存方式 選擇OK按鈕，表示保存數(shù)據(jù)庫并退出，如果需要改變數(shù)據(jù)庫名稱

19、，在Filename欄，輸入數(shù)據(jù)庫文件名。 選擇Exit, Dont Save表示不存盤退出。 選擇Cancel表示放棄退出。,如果不小心退出了ADAMSView程序，而沒有將有用的樣機模型(數(shù)據(jù)庫)存盤，可以嘗試著從aViewlog文件恢復數(shù)據(jù)庫。,小技巧：,537 指定保存文件位置,在默認條件下，ADAMSView將所有的保存文件存放在C盤的根目錄下，可以通過以下的方法，改變ADAMSView的默認存盤位置。 1)在File菜單, 選擇Select Directory命令，顯示選 擇目錄對話框。 2)選擇默認的存盤目錄。 3)選擇OK按鈕。,54 定義操作環(huán)境,選擇視圖窗口 改變窗口中的視

20、圖方向 正側投影圖和透視圖 設置背景顏色 設置工作柵格 設置圖標 設置模型顯示方式,動態(tài)移動視圖 動態(tài)旋轉視圖 縮放視圖 定量操作 設置視圖中心 設置窗口中顯示的對象 顯示視圖輔助信息,541 定義地面坐標542 視圖窗口設置,543 控制視圖,541 定義地面坐標系,首次啟動ADAMS/View時，在屏幕的左下方，顯示了一個表示當前采用的地面坐標系類型和方向的坐標圖標。在默認條件下，ADAMSView采用笛卡爾坐標系作為地面坐標系。也可以將笛卡爾坐標系的地面坐標轉變?yōu)閳A柱坐標系或者球面坐標系，以適應不同的建模需要。,動坐標系的旋轉,ADAMSView采用3個方向角來確定繞坐標軸的旋轉，有兩種

21、類型的轉動: 一是定位于空間的旋轉(Space-Fixed rotation)， 二是定位于構件的旋轉(Body-fixed rotation)。,如果選擇定位于空間的旋轉，在旋轉過程中坐標軸是固定不動的。如果選擇定位于構件的旋轉，在旋轉過程中坐標軸同時隨構件一起旋轉。,區(qū)別：,定義對象的旋轉,定義對象的旋轉（Orientation),定義對象的旋轉，除了需要確定繞坐標軸旋轉的3個方向角以外，還必須指出繞坐標旋轉的先后次序。 ADAMSView采用l，2，3分別表示x、y、z軸。例如， 旋轉順序312表示，首先繞Z軸旋轉，然后繞X軸旋轉，最后繞Y軸旋轉。旋轉順序313表示首先繞Z軸旋轉，然后繞

22、X軸旋轉，最后繞Z軸旋轉。 ADAMSView總共提供了24種不同的旋轉系列供選擇。在默認狀態(tài)下，ADAMSView采用313旋轉系列。 在定義旋轉時，使用右手規(guī)則確定旋轉的正方向。,設置默認坐標系的方法,1)在Settings菜單，選擇Coordinate System命令集， 顯示設置坐標系對話框。 2)在Location Coordinates欄，選擇坐標系類型。 3)在Rotation Sequence欄，選擇坐標的旋轉系列。 4)選擇方向坐標類型，定位于空間的旋轉 (Space-fixed)或定位于構件的旋轉(Body-fixed)。 5)選擇OK按鈕。,設置視圖窗口、視圖方向,選擇

23、視圖窗口,ADAMSView提供了7種預先設置好的視圖方向，即：前視、后視、左視、右視、俯視、仰視，和正等軸側投影。,正側投影方式繪制模型圖形，模型各部分的尺寸均按相同的比例繪制，就如在圖紙上進行機械制圖那樣。 人眼觀察獲得的視圖為透視圖，根據(jù)樣機各部分到人眼的距離，各部分的比例也有所不同。,改變窗口中的視圖方向,正側投影圖和透視圖,設置視圖類型、背景顏色等,設置是否顯示圖標,設置背景顏色,Depth按鈕設置模型顯示方式是正側投影圖或透視圖,設置模型顯示方式,設置是否顯示柵格平面,設置工作柵格,通常，ADAMS/View顯示一個柵格平面，繪制物體的操作將在此平面上進行，故稱為工作面。它帶有自己

24、的坐標系，其原點和方位可根據(jù)用戶建模的進展，隨時調整。同時，在繪制，移動和修改幾何形體時，幾何形體的實際尺寸將自動圓整到柵格上。因而工作柵格是一個非常重要的操作環(huán)境。,工作柵格設置對話框,設置工作柵格,除了工作柵格的尺寸和是否可見以外，還有以下4種顯示方式可供選擇： 1)Dots參數(shù)表示是否顯示柵格的交點，同時也可以設置柵格交點的顏色和尺寸。 2)Axes參數(shù)表示是否顯示柵格的軸線，同時也可以設置柵格軸線的顏色和粗細。 3)Lines參數(shù)表示是否顯不柵格線，同時也可以設置柵格線的顏色和粗細。 4)Triad參數(shù)表示是否在工作柵格中心設置坐標圖標。,圖5- 11工作柵格設置對話框,設置工作柵格的

25、方法,1) 在Settings菜單中選擇Working Grid命令；或者，在主工具箱中的Move工具集中，選擇Workmg Grid工具。屏幕將顯示工作柵格設置對話框 2) 在選擇框內，選擇是否要顯示工作柵格。 3) 選擇柵格的類型。 4) 選擇和輸入柵格平面的尺小(Size)、柵格的間距(Spacmg)。 5) 選擇顯示對象，及其顏色(Co1or)和寬度(Weight)。 6) 設置柵格平面的位置和方向。,工作平面操作示例,543 控制視圖,縮放視圖 動態(tài)改變視圖顯示比例 動態(tài)放大區(qū)域,動態(tài)移動視圖 動態(tài)旋轉視圖,顯示整體視圖 設置視圖中心 定量操作 設置窗口中顯示的對象,設置窗口中顯示的

26、對象,用戶可以設置窗口顯示當前樣機數(shù)據(jù)庫中的 某一個樣機或顯示樣機中的一個特定構件。,1) 激活顯示樣機的窗口。 2) 在View菜單中選擇Model命令，或者在Bui1d菜單中Model, 然后選擇Display命令。數(shù)據(jù)庫瀏覽器將顯示數(shù)據(jù)庫中的所有樣機。 3) 選擇要顯示的樣機，然后按OK按鈕。,1)激話顯示構件的窗口。 2)在View菜單中選擇Part only命令，數(shù)據(jù)庫瀏覽器將顯示當前樣機中的所有構件。 3)選擇要顯示的構件，然后按OK按鈕。,定量操作,ADAMSView提供了移動視圖、旋轉視圖、縮放視圖等功能，并能精確地控制視圖的移動，旋轉和縮放等。 具體操作方法相同。例如，如果要

27、定量地放大或縮小視圖，可以在主工具箱的增量文本欄Increment，輸入視圖的放大倍數(shù)，然后按住shift鍵不放并拖動鼠標，此時，視圖將按照給定的增量變化。,55 信息,坐標窗口操作 設置屏幕和打印字體 保存和重新設置 幫助信息,坐標窗口操作,坐標窗口顯示當前光標在坐標系中的位置坐標。在幾何建模過程中，顯示坐標窗口可以有助于準確地繪制模型，例如：可以使用坐標窗口確定任何位置的坐標值，進行模型的精確定位。也可以利用坐標窗口來確定兩點之間的距離。,顯示坐標窗口方法及測量距離,顯示坐標窗口方法及測量距離,1 在View菜單，選擇Coordinate Window命令，或者按F4鍵。 2 在主工具箱的

28、切換工具集，選擇坐標窗口圖標命令。 如果需要測量兩點之間的距離，可以按以下的方法操作： 1)用鼠標選擇第一點。 2)拖動鼠標至第二點。此時，坐標窗口顯示x, y, z, dx, dy,dz, Mag。其中，dx、dy、dz分別表示兩點間x、y、z方向的坐標差，Mag表示兩點之間的直線距離。 3)釋放鼠標結束測量。,設置屏幕和打印字體,ADAMS/View可以顯示操作系統(tǒng)支持的各種字體為12號。 屏幕和打印字體的設置方法如下： 1)在Settings菜單，選擇Fonts命令，顯示選擇字體對話框。 2)在Screen Font文本輸入框，輸入希望使用的字體名稱。此時，也可以利用彈出式菜單，選擇瀏覽

29、命令Browse，利用瀏覽器選擇字體。如果Windows操作系統(tǒng)支持顯示和打印中文，ADAMS/View也可以顯示中文。 3)在Postscript Font文本選擇框，選擇打印文本的字體。 4)選擇0K。,保存和重新設置,ADAMSView提供了保存當前的屏幕顯示設置和其他任何設置的功能，以便以后使用用戶定義的風格。也可以在建模過程中放棄當前新的屏幕設置和其他設置，返回到啟動時的設置狀態(tài)。 ADAMSView將設置要求保存在ADAMSView啟動目錄的aviewBScmd文件中。在啟動ADAMSView程序時，程序首先到啟動目錄讀取aviewBS.md文件，如果aviewBs.cmd存在并成

30、功讀取，ADAMS/View將不再使用模型數(shù)據(jù)庫中的各種設置.,保存和重新設置,在Settings菜單，選擇save Settings命令，可以保存當前的設置。如果要放棄當前新的設置，返回到啟動時的設置狀態(tài)?？梢栽赟ettings菜單，選擇Restore Settings命令。,幫助信息,在建模過程中獲得幫助信息的方法主要有： (1)在Help菜單中，選擇Tips On/Off命令，可以打開或關閉顯示工具標簽。工具標簽是一個文本框，它可以顯示光標所指的工具和命令的簡單信息。 (2)在線ADAMS程序用戶手冊，可以通過Help菜單查看用戶手冊。 (3)隨機的ADAMS用戶手冊 在ADAMS的安裝

31、目錄中，有一個名為pdtdocs的子目錄，在該目錄中保存有ADAMS所有程序模塊的PDF格式用戶手冊，可以直接到該目錄中打開顯示有關用戶手冊。 (4)在命令窗口，選擇Help按鈕，獲得所選命令的使用說明。,第五章結束,第六章 虛擬樣機幾何建模與參數(shù)化,主要內容,6.1 幾何建?；局R 6.2 幾何建模工具和操作 6.3 簡單樣機幾何建模 6.4 復雜機構的幾何建模(自學） 6.5 構件特性修改,6.6 使用參數(shù)表達式 6.7 參數(shù)化點坐標 6.8 關聯(lián)移動工具 6.9 使用設計變量 6.10 設計示例,幾何體類型 幾何體坐標系 幾何體的命名 幾何建模的準備 參數(shù)化建模,6.1幾何建?；局R

32、,幾何體類型,構件是機械系統(tǒng)運動的最小單元,構件的形狀、尺寸和特性（剛性）直接影響仿真數(shù)學模型的參數(shù)，如質量、慣性矩等，從而影響仿真的精度。 幾何體類型決定了構件的類型，它必須與實際相符，否則會產生較大的仿真誤差。 ADAMSView可以產生4種類型的幾何體：,剛性形體、柔性形體、點質量和地基形體。,幾何體類型的確定,在機械系統(tǒng)中，將受力變形較小的形體近似作為剛性構件，它有質量和慣性矩，且?guī)缀涡螤钤谌魏螘r候都不會發(fā)生變化。 將受力變形較大的形體作為柔性構件。它有質量和慣性矩。 點質量的體積為零，它僅有質量而沒有慣性矩。 地基形體沒有質量和速度，其自由度為零，在任何時候都保持靜止。地基形體與地面

33、坐標系的固連，在默認狀態(tài)下，地基形體還是所有構件的速度和加速度的慣性參考坐標。,幾何體坐標系,每一個新產生的幾何體都設有一個參考坐標系，可稱為構件局部坐標系。幾何體局部坐標確定了它在地面坐標系中的位置和方向 在仿真分析過程中，幾何體的尺寸和形狀相對于該坐標系靜止不變，ADAMS/View用專用的圖標表示幾何體的參考坐標。 當關閉Icon圖標后，鼠標左鍵點擊幾何體后，將單獨顯示該幾何體的局部坐標。,幾何體的命名,產生幾何體時，ADAMSView自動地為幾何體取一個名稱，例如：當產生第一個點質量時，ADAMSView命名為POINT_MASS_1；產生第二個點質量時，命名為POINT_MASS_2

34、。 將各種形狀的剛性形體統(tǒng)一用PART命名。例如：如果首先產生一個矩形形體，ADAMS/View命名為PART_1。接下來，如果再產生一個圓柱形體，將命名為PART_2。 取名的規(guī)則是幾何體的類型+序號。 用戶可以根據(jù)需要，對構件和幾何形體重新命名。,幾何建模的準備,建議在幾何建模前作以下準備工作： 1)顯示工作柵格平面。ADAMSView繪制的物體平行于當前的工作柵格平面，顯示工作柵格平面有利于繪圖。 2)顯示坐標窗口，以便可以了解點的坐標值。 3)確認當前的單位設置是否符合要求。 4)確定當前所繪幾何形體屬于：新的構件、向現(xiàn)有構件添加的幾何形體、還是加到地基上的幾何形體。,參數(shù)化建模,目的

35、： 預先設置可變參數(shù)，自動地進行一系列的仿真分析，研究一個或多個參數(shù)變化對樣機性能的影響，獲得最危險的操作工況以及最優(yōu)化的設計結果。 直接利用ADAMSView提供了參數(shù)化建模和分析功能，可大大地提高樣機建模和分析的效率。,參數(shù)化建模方法,參數(shù)化建模（Parameterizing Model）是將樣機的建模參數(shù)設置為可以改變的變量、表達式和函數(shù)，在分析過程中，只需改變樣機模型中有關參數(shù)值，程序就可以自動地更新整個樣機模型，獲得新的樣機模型。,參數(shù)化建模方法,(1) 使用參數(shù)表達式 參數(shù)化的表達式是使用最廣泛的一種參數(shù)化方式，在建模過程中，許多要求輸入?yún)?shù)值的場合，都可以使用參數(shù)表達式。 (2)

36、 參數(shù)化點坐標 在建模過程中，點坐標主要用于定位幾何形體、約束點和載荷作用點。將點坐標參數(shù)化，可以自動地修改與參數(shù)點有關聯(lián)的有關對象。 (3) 關聯(lián)移動 通過指定參考對象和參數(shù)化對象建立關聯(lián)表達式，可以方便地改變參數(shù)化對象的位置和方向。 (4) 使用設計變量 通過使用設計變量，可以方便地改變樣機的任何對象。例如：將連桿構件的寬度設置為設計變量，將彈簧的剛度設置為設計變量等。當設計變量值改變時，所有同設計變量相關聯(lián)的對象都隨之改變。,6.2幾何建模工具和操作,ADAMSView提供了豐富的基本形體建模工具庫，調用幾何建模工具通常有兩種方法：在主工具箱上的建模工具集選擇工具圖標，或通過菜單選擇幾何

37、建模工具命令。,利用ADAMS/View提供的參數(shù)化三維造型工具，可以非常方便地設計構件的幾何形體。,6.3 簡單樣機幾何建模,基本幾何形體（Construction） 實體幾何形體（Solids） 形體操作（Booleans and Features）,基本幾何形體（Construction）,基本幾何形體包括：點、直線、曲線和標記坐標等。,這些基本幾何形狀沒有質量，主要用于定義其它的幾何形狀和形體。,點和標記坐標是最常用的幾何建模輔助工具。,幾何建模時，通常設置三維空間點，確定不同構件的連接點和位置，以有利于精確建模。 移動點或對點坐標進行修改，可以動態(tài)修改樣機的參數(shù)，而保持拓撲關系不變。

38、所以，定義點是進行參數(shù)化仿真分析的基礎。,點的使用,定義點時，需要確定點加到地基上，還是另一個構件上。另外，也可指定將點與附近的對象關聯(lián)。 如果構件與點關聯(lián)，當關聯(lián)點位置變化時，這些構件的位置將隨之改變。,例如：三鉸構件有4個標記坐標，三個標記坐標定義構件的三個端點，一個標記坐標定義連桿的質心。,標記坐標的使用,自定義標記坐標：對于系統(tǒng)不能自動建立標記坐標的地方，需要采用標記坐標工具來定義力的作用位置，定義構件的約束位置和方向，定義運動的方向等。,自動定義標記坐標：ADAMS/View自動在所有實體的質心和幾何熱點設置標記坐標，用于定義構件在空間的位置。也自動為約束構件創(chuàng)建標記坐標，定義構件的

39、約束位置和方向。,標記坐標是一個樣機構件或地基上的局部坐標系，具有位置和方向。,繪制基本幾何形體的一般步驟,上機練習,自學,6.4復雜機構的幾何建模,幾何建模時，ADAMS/View能自動計算出構件的體積和質心位置坐標，并根據(jù)體積和材料密度自動計算出構件的質量和相對于質心坐標的轉動慣量和慣性積。當修改質心位置時，系統(tǒng)將給出警告不能自動計算相對于質心坐標的轉動慣量和慣性積。 精確建模時，一般不需要修改構件的質量和相對于質心坐標的轉動慣量和慣性積，可獲得滿意的仿真結果。 初步設計時，需修改構件特性，來獲得滿意的仿真結果。,6.5 構件特性修改,構件特性直接影響機構樣機運動和動力仿真的結果。,仿真分

40、析時，構件特性包括：幾何形狀、質量、轉動慣量和慣性積，初始速度，初始位置和方向等。,注意：不能將構件的質量設置為零，零質量的可移動構件將會導致分析失敗，因為根據(jù)牛頓定律：“aFm，零質量將會導致無窮大的加速度。,6.5.1 修改構件質量、轉動慣量和慣性積,652 修改初始速度、初始位置和方向,幾何建模時，ADAMSView根據(jù)相鄰構件的情況，自動計算構件的初始位置、方向和初始速度。,用戶選擇Position Ics和Velocity Ics按鈕可以改變初始設定。,這里定義的初始速度為構件質心的速度，初始角速度為相對于質心標記坐標軸的旋轉速度。 初始速度和角速度設置包括3項內容： 參考坐標、速度

41、值和方向。 在構件特件修改對話框中選擇Position Ics按鈕， 將顯示初始位置和方向設置對話框。,改變初始設定,653 設置材料,ADAMSView設有常用材料特性數(shù)據(jù)庫，其中包括材料的摩擦系數(shù)、泊松比、密度等：在默認狀態(tài)下，構件材料設置為鋼材。用戶可以在材料庫選擇其它材料，也可以自行輸入。,ADAMSView利用公式 G0.5E/(1+) 計算構件的切變模量G。,654 使用特性修改對話框工具圖標,在構件特性修改對話框中還安置了4個工具圖標，選擇這些工具圖標依次可以產生構件的注釋、移動和旋轉構件、產生構件有關分量的測量和定義有些運動副中的摩擦力。 如果選擇其中一圖標，將彈出對應的對話框

42、,65小結,6.5.1 修改構件質量、轉動慣量和慣性積 6.5.2 修改初始速度、初始位置和方向 6.5.3 設置材料 6.5.4 使用特性修改對話框工具圖標,ADAMSView中的絕大多數(shù)模型對象（例如：構件特性、力、運動、變量、傳感器、測量等的定義）都可以用常數(shù)或表達式兩種方式來表示，例如： 用表達式(3*.model_1.part_1.mass)表示構件2的質量, 如果part_1構件的質量發(fā)生變化，構件2的質量也隨之變化。其中 .model_1.part_1.mass是引用樣機中的參數(shù)，每當引用數(shù)據(jù)發(fā)生變化時，ADAMS自動計算并更新表達式的值。 這種用表達式定義樣機模型的參數(shù)，保證所

43、有樣機參數(shù)隨某些主要參數(shù)變化而自動變化的過程，稱為樣機模型的參數(shù)化。,6.6 使用參數(shù)表達式,表達式必須置于前后兩個圓括號之中，可以包括： 1) 常數(shù)。 2) 標準的數(shù)學運算符。 3) ADAMSView定義的設計過程函數(shù)。 4) 樣機模型中的其他對象，例如： part_1構件的質量（model_1.part_1.mass）， ADAMSView的變量對象等。,6.6.1 表達式語法,通常在建模期間構造表達式，當ADAMSView讀入時，它會立即檢查表達式的語法，求表達式的值，并儲存結果在數(shù)據(jù)庫中或只儲存表達式。,設計過程函數(shù)(Designtime functions)用于表達式中構造參數(shù)化的

44、樣機模型，以便進行設計研究、優(yōu)化和試驗研究。 ADAMSView僅在樣機的建模設計階段才計算設計過程函數(shù)的值。除優(yōu)化和設計研究以外，設計過程函數(shù)的值在仿真分析過程中是不變化的。 設計過程函數(shù)它們可分為兩大類：一類是ADAMSView程序提供的系統(tǒng)函數(shù)，另一類是用戶自定義的函數(shù)。,6.6.2 設計過程函數(shù),ADAMSView提供了二百多個設計過程函數(shù)，在函數(shù)構造對話框中可以列出所有系統(tǒng)支持的函數(shù)。 系統(tǒng)提供的設計過程函數(shù)包括8大類：,系統(tǒng)函數(shù),附錄A列出了所有系統(tǒng)提供的設計過程函數(shù)。,數(shù)學函數(shù)(Math Functions)、 位置和方向函數(shù)(Location0rientation)、 模型函數(shù)

45、(Modeling Functions)、 數(shù)組和矩陣函數(shù)(MatrixArray Functions)、 字符串函數(shù)(String Functions)、 數(shù)據(jù)庫函數(shù)(Database Functions)、 其他函數(shù)(Miscellaneous Functions)等。,用戶可以自定義兩種函數(shù)：解釋函數(shù)和編譯函數(shù)。 解釋函數(shù)在ADAMS的命令窗口產生。產生解釋函數(shù)時，必須詳細說明函數(shù)的語句和參數(shù)名稱。例如：,自定義函數(shù),function create function_name = MID_PT text_of_expression =“LOC_ALONG_LINE (P1,P2,DM(P

46、1,P2)/2)” 速度是常數(shù)。如果選擇速度為運動值，將出現(xiàn)Displacement Ic欄，用于輸入相對運動的初始位移；如果選擇加速度為運動值，則又增加Velocity Ic欄，供用戶輸入初始速度。運動仿真過程中，系統(tǒng)根據(jù)設定值計算構件的相對位置。,744 約束點的運動,約束點運動和約束連接運動的比較： 約束連接運動是在兩個具有連接約束的構件之間確定它們的相對運動。 約束點的運動則可以在兩個沒有連接約束的構件之間定義它們的相對運動。 有兩種類型的點運動，單點運動和一般點運動。 單點運動指定兩個構件沿著一個軸移動或轉動，在默認條件下為z軸。它也可以應用于兩個具有連接約束的構件上，此時的作用與約

47、束連接運動的功能相同。 一般點運動具有很大的靈活性，可以指定兩個構件在空間分別沿著3個軸的移動或繞3個軸的轉動，以及它們的任意組合。,約束點運動的方法與約束連接運動的基本相同。,75 高副約束與凸輪機構,ADAMSView提供了兩種高副約束：點-線(Point-Curve)約束和平面曲線(2D curve curve)約束。 利用點-線(Point-Curve)約束，可以建立銷-槽機構（pin-in slot mechanism）和簡單的凸輪機構（cam follower mechanism）。,76 力約束與施加載荷,力約束是構件之間力的作用關系，它可能是定值，也可能是時變的；可能是運動的函

48、數(shù)，也可能是構件變形的函數(shù)。 應用力約束可以構建構件之間的相互作用模型，如與變形無關的作用力、柔性連接和接觸力等。 根據(jù)力的計算方法和作用方式不同，ADAMSView將力分為4種類型：作用力(Applied Forces)、柔性連接力(Flexible Connections)、特殊力(Special Forces)和接觸力(Contact Forces)。 施加載荷是對構件施加作用力。,作用力,作用力有5種不同的作用方式： 1）單方向作用力 2）單方向作用力矩 3）力矢量（用3個坐標方向分量表示的作用力） 4）力矩矢量（3個轉動方向的作用力矩） 5）組合矢量(3個力的分量，3個力矩的分量)。

49、 當作用力約束中一構件是地基時，反作用力作用在地基上，對樣機沒有影響；作用力可作為機器的動力輸入或工作阻力,柔性連接,柔性連接是按照某一力學模型計算作用力和反作用力，分別作用于兩個連接的構件上，模擬兩構件的相互作用。 與幾何約束不同的是，柔性連接不是剛性的，不會絕對限制構件的任何運動，因而它不會影響機構的自由度。 系統(tǒng)提供了五種力學模型供用戶選擇，它們分別是：,軸套（bushings） 拉壓彈簧阻尼器(translational spring-dampers) 扭轉彈簧阻尼器(torsional spring-dampers) 無質量梁(massless-beams) 力場(force fie

50、ld),特殊力（Special Forces）,在默認狀態(tài)下，ADAMS/View設置大小為1G向下(一Y方向)的重力加速度，然后根據(jù)設置的重力加速度，對所有構件自動施加一個重力。如果要重新設置重力加速度，可選擇圖標，顯示重力設置對話框進行修改，可以施加或取消重力。,輪胎與路面的作用力 流體作用力 重力 分布力,特殊力（Special Forces）是指：,接觸力（Contact Forces）,接觸力是一種作用在構件上的特殊力，當兩個構件相互接觸發(fā)生變形時，產生接觸力，接觸力的大小與變形的大小和變形的速度有關。如果兩個構件相互分開不接觸，則接觸力為零。,力學模型的共同特點,這些力學模型的共同

51、特點是根據(jù)兩連接件之間設定的剛度系數(shù)和阻尼系數(shù)，相對位移和相對速度，以及預作用力自動計算連接件之間的作用力和反作用力。 因此，在剛性構件的虛擬樣機中，增加合適的柔性連接約束，可實現(xiàn)剛-彈性系統(tǒng)的動力分析與仿真。,力約束類型與工具,作用力(Applied Forces)、 柔性連接力(Flexible Connections) 特殊力(Special Forces) 接觸力(Contact Forces)。,圖7-14 力約束類型與工具圖標,施加作用力,1) 單擊單向力圖標 或 單向力矩圖標 。 2) 選擇力方向確定預案： Space Fixed, Moving with body or Two

52、 bodies 3) 如果選擇前兩項，則在Construction選項 欄中選擇力方向確定方法： Pick Feature or Normal to Grid。 4）Characteristic選項欄中選擇力值特性： Constant or Custom 5）根據(jù)提示，選擇作用零件，作用點，指定力的方向。 6）輸入力參數(shù)，若力值特性為Custom,則彈出力修改對話框。,在定義作用力約束時，需要說明力或力矩的作用構件、作用點、大小和方向。,力方向確定預案,Space fixed (On One Body，fixed)：力的方向相對空間固定。將單向力(單向力矩)施加到一個零件上，ADAMS/Vie

53、w將反作用力自動施加到大地上。由于方向參考標記點固定在大地上，在仿真過程中作用力方向始終不變。 Body Moving (On One Body，Moving)：隨物體移動。 將單向力單向力矩施加到一個零件上，ADAMS/View將反作用力自動施加到大地上。由于方向參考標記點固定在所選擇的零件上，在仿真過程中作用力方向隨零件運動而改變。 Two Bodies (Between two Bodies)：相對兩個物體。將單向力(單向力矩)施加在兩個不同的物體，選擇的第一個物體將作為施力物體，第二個物體將作為受力物體。ADAMS/View通過兩個零件上的作用點定義力的方向。,力值特性,Constan

54、t：恒力，ADAMS/View允許指定一個恒定值作為力的大小。 Spring-Damp-Like：輸入彈性阻尼器線性剛度系數(shù)K和阻尼系數(shù)c值，ADAMS/View用指定的線性剛度系數(shù)和阻尼系數(shù)生成一個函數(shù)表達式，用來定義彈性力和阻尼力。 Custom：自定義，施加過程中施加一個大小為0的作用力，然后通過定義構造方程式或創(chuàng)建力表達式，定義力的大小。,力修改對話框,利用修改力對話框，輸人自定義函數(shù)或自定義子程序的傳遞參數(shù)。ADAMS/View提供的函數(shù)有（見附錄）： (1)位移、速度和加速度函數(shù)，用以建立力和各種運動之間的函數(shù)關系； (2)力函數(shù)，用以建立各種不同的力之間的關系，例如：正壓力和摩擦

55、力的關系; (3)數(shù)學運算函數(shù)，例如：正弦、余弦、指數(shù)、對數(shù)、多項式等函數(shù)； (4)樣條函數(shù)，借助樣條函數(shù)，可以由數(shù)據(jù)表插值的方法獲得力值。,圖7-16 修改力對話框,如果用戶選擇了使用自定義選項，將顯示修改單向力對話框。,77 柔性連接（自學）,自學,78 接觸力（自學）,79運動和力的表達式,無論是運動表達式，還是力表達式，它們的語法、構造方法和參數(shù)化建模一節(jié)中參數(shù)表達式的基本相同，只是使用的系統(tǒng)函數(shù)和函數(shù)構造對話框的某些功能不同。 由于運動表達式和力表達式中使用的函數(shù)是隨仿真狀態(tài)變化的，所以，它們被稱為運行過程函數(shù)表達式（Run-time function expressions），其中

56、使用的系統(tǒng)函數(shù)是運行過程函數(shù)，函數(shù)構造對話框的標題也有所不同，函數(shù)構造對話框進入了所謂的運行過程工作方式。,在約束運動副和點的運動時，為了建立構件之間的相對運動關系，所使用的函數(shù)表達式，稱為運動表達式。 在施加載荷時，為了建立力和各種運動之間的關系、各種不同力之間的關系，所使用的函數(shù)表達式，稱為力表達式。,791進入構造函數(shù)對話框,1) 在文本輸入框，用鼠標右鍵，顯示彈出式對話框。 2) 選擇Function Builder命令，顯示構造函數(shù)對話框。,另一種操作是在Build菜單，選擇Measure項，在下層菜單選擇Function，再選擇New，顯示構造函數(shù)對話框。,一種操作是從文本輸入框進

57、入構造運行過程函數(shù)對話框：,792 構造函數(shù)對話框的操作,793 運行過程函數(shù),位移函數(shù)(Displacement Functions) 速度函數(shù)(Velocity Functions) 加速度函數(shù) (Acceleration Functions) 接觸函數(shù)(Contact Functions) 樣條函數(shù)(Spline Functions) 對象函數(shù)中使用的力(Force in Object Functions) 合力函數(shù)(Resultant Force Functions) 數(shù)學函數(shù)(Math Functions) 數(shù)據(jù)單元存取(Data Element Access) 用戶自編子程序(Us

58、er-written Subroutine Invocation) 常數(shù)和變量(Constants Variables)等。,ADAMS提供的運行過程函數(shù)包括：,710 約束機構的技巧1-4,1)在樣機建模時，應該逐步地對構件施加各種約束，并且經(jīng)常對施加的約束進行試驗，檢查是否有約束錯誤，通過這種方法可以比較容易地發(fā)現(xiàn)約束錯誤。 2)在設置運動約束時要注意選擇對象的順序，正確的選擇對象。ADAMSView設定在兩個被連接的構件中，先選中的構件1被連接到后選中的構件2上面 3)應該注意約束的方向是否正確。錯誤的約束方向，會導致某些自由度沒有被約束，或者約束了不應該約束的方向。 4)注意檢查約束類

59、型是否正確。,710 約束機構的技巧5-7,5)盡量使用一個運動副來完成所需的約束，如果用多個運動副來約束兩個構件，每個運動副實現(xiàn)的自由度約束有可能會重復，這樣會導致無法預料的結果。 6)定期地檢查樣機系統(tǒng)的自由度。在Tools菜單，選擇Model verify命令，可以顯示當前樣機系統(tǒng)自由度的信息。 7)在沒有作用力的狀態(tài)下，通過運行系統(tǒng)的運動學分析來檢驗樣機。如果可能的話，建議在進行樣機的動力學分析之前，先進行運動學分析。通過進行運動學分析，可以確定樣機在施加作用力之前，各種約束是否正確。有時，為了進行運動學分析，需要添加些臨時約束。,710 約束機構的技巧8-11,8)在樣機模型中去除多余的約束，即使在進行仿真分析時程序運行良好，也應該將多余的約束除去。 9)對于任何已經(jīng)設置了運動的運動副，不要設置初始條件。對已經(jīng)設置了運動和初始條件的運動副，ADAMSSolver在求