Adams – 多体动力学仿真解决方案

作者:城聚科技;时间:2020-04-09  浏览量:340

MSC Adams由于其领先的“虚拟样机”理念和技术,迅速发展成为CAE领域中使用范围最广、应用行业最多的机械系统动力学仿真工具,占据了全球该CAE分析领域61%的市场份额(数据来自于Daratech),被广泛应用于航天、航空、汽车、铁道、兵器、船舶、电子、工程设备及重型机械等行业,众多国际化大型公司、企业均采用MSC Adams软件作为其产品设计研发过程中机械系统动力学性能仿真的平台。

借助MSC Adams软件强大的建模功能、卓越的分析能力以及方便灵活的后处理手段,可以建立复杂机械系统的“虚拟样机”,在模拟现实工作条件的虚拟环境下逼真地模拟其各种运动情况,帮助用户对系统的各种动力学性能进行有效的评估,并且可以快速分析比较多种设计思想,直至获得最优设计方案,提高产品性能,从而减少昂贵、耗时的物理样机试验,提高产品设计水平、缩短产品开发周期和产品开发成本。


 ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库,创建完全参数化的机械系统几何模型,其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格朗日方程方法,建立系统动力学方程,对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析,输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。ADAMS软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。


Adams软件的特色



 ◆ 软件界面友好,操作简单,易学易用;
◆ 三维实体、弹性体碰撞和冲击分析,摩擦、间隙分析;
◆ 极好的解算稳定性,最早支持SMP并行计算;
◆ 支持系统参数化试验设计、优化分析;
◆ 独特的振动分析能力,能在频域中分析机构任意运动状态的下系统振动性能;
◆ 提供多学科软件接口,包括与CAD、FEA、CSD(控制仿真软件)之间的接口;
◆ 提供凝聚了丰富行业应用经验的专业化产品;
◆ 大型工程问题的求解能力,并经过大量的实际工程问题验证。


 ADAMS软件由基本模块、扩展模块、接口模块、专业领域模块及工具箱5类模块组成,如表所示。用户不仅可以采用通用模块对一般的机械系统进行仿真,而且可以采用专用模块针对特定工业应用领域的问题进行快速有效的建模与仿真分析。
ADAMS软件模块


用户界面模块(ADAMS/View)


ADAMS/View是ADAMS系列产品的核心模块之一,采用以用户为中心的交互式图形环境,将图标操作、菜单操作、鼠标点取操作与交互式图形建模、仿真计算、动画显示、优化设计、X-Y曲线图处理、结果分析和数据打印等功能集成在一起。

MSC Adams模块(图2)

ADAMS/View采用简单的分层方式完成建模工作。采用Parasolid内核进行实体建模,并提供了丰富的零件几何图形库、约束库和力/力矩库,并且支持布尔运算、支持FORTRAN/77和FORTRAN/90中的函数。除此之外,还提供了丰富的位移函数、速度函数、加速度函数、接触函数、样条函数、力/力矩函数、合力/力矩函数、数据元函数、若干用户子程序函数以及常量和变量等。


 自9.0版后,ADAMS/View采用用户熟悉的Motif界面(UNIX系统)和Windows界面(NT系统),从而大大提高了快速建模能力。在ADAMS/View中,用户利用TABLE EDITOR,可像用EXCEL一样方便地编辑模型数据,同时还提供了PLOT BROWSER和FUNCTION BUILDER工具包。DS(设计研究)、DOE(实验设计)及OPTIMIZE(优化)功能可使用户方便地进行优化工作。ADAMS/View有自己的高级编程语言,支持命令行输λ命令和C++语言,有丰富的宏命令以及快捷方便的图标、菜单和对话框创建和修改工具包,而且具有在线帮助功能。ADAMS/View模块界面如图所示。


ADAMS/View新版采用了改进的动画/曲线图窗口,能够在同一窗口内可以同步显示模型的动画和曲线图;具有丰富的二维碰撞副,用户可以对具有摩擦的二维点-曲线、圆-曲线、平面-曲线、以及曲线-曲线、实体-实体等碰撞副自动定义接触力;具有实用的Parasolid输入/输出功能,可以输入CAD中生成的Parasolid文件,也可以把单个构件、或整个模型、或在某一指定的仿真时刻的模型输出到一个Parasolid文件中;具有新型数据库图形显示功能,能够在同一图形窗口内显示模型的拓扑结构,选择某一构件或约束(运动副或力)后显示与此项相关的全部数据;具有快速绘图功能,绘图速度是原版本的20倍以上;采用合理的数据库导向器,可以在一次作业中利用一个名称过滤器修改同一名称中多个对象的属性,便于修改某一个数据库对象的名称及其说明内容;具有精确的几何定位功能,可以在创建模型的过程中输入对象的坐标、精确地控制对象的位置;多种平台上采用统一的用户界面、提供合理的软件文档;支持lntel Windows NT平台的快速图形加速卡,确保ADAMS/View的用户可以利用高性能OpenGL图形卡提高软件的性能;命令行可以自动记录各种操作命令,进行自动检查。


求解器模块 (ADAMS/Solver)


ADAMS/Solver是ADAMS系列产品的核心模块之一,是ADAMS产品系列中处于心脏地位的仿真器。该软件自动形成机械系统模型的动力学方程,提供静力学、运动学和动力学的解算结果。ADAMS/Solver有各种建模和求解选项,以便精确有效地解决各种工程应用问题。


 ADAMS/Solver可以对刚体和弹性体进行仿真研究。为了进行有限元分析和控制系统研究,用户除要求软件输出位移、速度、加速度和力外,还可要求模块输出用户自己定义的数据。用户可以通过运动副、运动激励,高副接触、用户定义的子程序等添加不同的约束。用户同时可求解运动副之间的作用力和反作用力,或施加单点外力。


 ADAMS/Solver新版中对校正功能进行了改进,使得积分器能够根据模型的复杂程度自动调整参数,仿真计算速度提高了30%;采用新的S12型积分器(Stabilized Index 2 intergrator),能够同时求解运动方程组的位移和速度,显著增强积分器的鲁棒性,提高复杂系统的解算速度;采用适用于柔性单元(梁、衬套、力场、弹簧-阻尼器)的新算法,可提高S12型积分器的求解精度和鲁棒性;可以将样条数据存储成独立文件使之管理更加方便,并且spline语句适用于各种样条数据文件,样条数据文件子程序还支持用户定义的数据格式;具有丰富的约束摩擦特性功能,在Translational, Revolute, Hooks, Cylindrical, Spherical, Universal等约束中可定义各种摩擦特性。


后处理模块(ADAMS/Postprocessor)


MDI公司开发的后处理模块ADAMS/Postprocessor,用来处理仿真结果数据、显示仿真动画等。既可以在ADAMS/View环境中运行,也可脱离该环境独立运行。如图3-2所示。
ADAMS/Postprocessor的主要特点是,采用快速高质量的动画显示,便于从可视化角度深入理解设计方案的有效性;使用树状搜索结构,层次清晰,并可快速检索对象;具有丰富的数据作图、数据处理及文件输出功能;具有灵活多变的窗口风格,支持多窗口画面分割显示及多页面存储;多视窗动画与曲线结果同步显示,并可录制成电影文件;具有完备的曲线数据统计功能:如均值、均方根、极值、斜率等;具有丰富的数据处理功能,能够进行曲线的代数运算、反向、偏置、缩放、编辑和生成波特图等;为光滑消隐的柔体动画提供了更优的内存管理模式;强化了曲线编辑工具栏功能;能支持模态形状动画,模态形状动画可记录的标准图形文件格式有:*.gif,*.jpg,*.bmp,*.xpm, *.avi 等;在日期、分析名称、页数等方面增加了图表动画功能;可进行几何属性的细节的动态演示。
 

MSC Adams模块(图3)

 

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