ADAMS使用入门课件.ppt

1,ADAMSBasicTraining多体系统动力学分析软件入门Multi-bodySimulationSystem,2,ADAMS软件介绍,ADAMS是英文AutomaticDynamicAnalysisofMechanicalSystems的缩写，是由美国MDI公司（MechanicalDynamicsInc.）开发的机械系统动力学自动分析软件。在当今动力学分析软件市场上ADAMS独占鳌头，拥有70%的市场份额，ADAMS拥有windows版和unix两个版本，目前最高版本为ADAMS2010。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郎日方程方法，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。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。,1:软件简介-,3,ADAMS分析实例,1:软件简介-,4,ADAMS主模块,1:软件简介-,5,ADAMS附加程序模块,1:软件简介-,6,ADAMS/View:,可以像建立物理样机一样建立任何机械系统的虚拟样机。首先建立运动部件（或者从CAD软件中导入）、用约束将它们连接、通过装配成为系统、利用外力或运动将他们驱动。ADAMS/View支持参数化建模，以便能很容易地修改模型并用于实验研究。用户在仿真过程进行中或者当仿真完成后，都可以观察主要的数据变化以及模型的运动。这些就像做实际的物理试验一样。,1:软件简介-,7,ADAMS/Solver:,一个自动建立并解算用于机械系统运动仿真方程的，快速、稳定的数值分析工具。提供一种用于解算复杂机械系统复杂运动的数值方法。可以对以机械部件、控制系统和柔性部件组成的多域问题进行分析。支持多种分析类型，其中包括运动学、静力学、准静力学、线性或非线性动力学分析。使用稳定的建模方法可以对复杂的模型进行分析。,1:软件简介-,8,ADAMS/PostProcessor:,显示ADAMS仿真结果的可视化图形界面。提供了一个统一化的界面，以不同的方式回放仿真的结果。为了能够反复使用，页面设置以及数据曲线格式都能保存起来，这样既有利于节省时间也有利于整理标准化的报告格式。可以方便地同时显示多次仿真的结果以便比较。,1:软件简介-,9,启动ADAMS/View程序,Createanewfile-产生新的样机模型数据库(重力的设置，单位系统)Openanexistingdatabase-打开已经保存的数据库Importafile-输入ADAMS文件Exit-退出ADAMS/View程序,2:环境介绍-,10,模型建构环境,设定坐标系统,ADAMS/View使用直角坐标系你可以设定为圆柱坐标或球坐标,设定单位,欲设定单位使用主功能表Settings|Units,欲定义模型建构环境.,欲设定坐标系统使用主功能表Settings|CoordinateSystem,工作目录,2:环境介绍-,11,Adams/view单位设置,ADAMS/View有6个基本的度量单位：长度、质量、力、时间、角度、频率。另外程序中预设了4个度量单位系统:,2:环境介绍-,12,ADAMS/View视窗布置,2:环境介绍-,13,ADAMS/View主工具箱浏览,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,几何建构,量测,恢复/重做,运动,连接点,色盘,移动,动态浏览,建构力元素,前后视图,动态旋转,上下视图,左右视图,背景颜色,视窗布置,其他,2:环境介绍-,14,你可以设定工作格点的显示状态,你可以设定工作格点的位置与设定/自订工作平面,设定位置.绝对原点现有的坐标系统设定坐标平面.绝对坐标轴向Pre-definedaxes,edges,orfacenormalsLocationsofexistingCSsorvertices,工作栅格可以设定工作平面以建立物件自动捉取格点以便绘制移动,改变尺寸,改变几何外形,工作栅格,2:环境介绍-,15,坐标视窗提供：1.坐标值（X,Y,X）2.长度值（dx,dy,dz）按鼠标左（中）键后，坐标视窗会自动标出相对X,Y,Z方向的长度。Mag是合成长度。启动方式：theMainToolboxtool:themenubar:View|CoordinatesWindowHotkey:F4,坐标视窗,2:环境介绍-,16,其他重要表单(menu)_1,File|OpenDatabase:开启格式为*.binFile|Import：*.cmd,*.adm,*.IGS等CADmodel,*.gra/req/res,数据档等。File|Export：*.cmd,*.adm,*.IGS等CADmodel,FEAloadsFile|Print：打印功能，可输出PS格式。Edit|Appearance：提供物件透明度、隐藏、颜色等设定。Build|Model：可建构另一个model、删除、更名、切换等。Build|Flexiblebodies：分ADAMS/Flex,DiscreteFlexiblelink，ADAMS/Flex提供mnf档的输入，FlexibleLink提供各式断面特性之杆件。Build|Materials：新增材质。Build|DesignVariable：建立设计变量，供DOE,DS,OPT使用。Build|Measure：建立各种量测关系。Build|Function：建构各种函数关系式。Build|Dataelements：有Spline,matrix,curve,array,2:环境介绍-,17,其他重要表单(menu)_2,Build|Systemelements：有StateVariable,Differential/Transfer/LinearState/GeneralStateEquationReview|CreateanAVImoviefileReview|CreateTraceSpline：针对某一点(marker)绘制出模拟过程间的轨迹线Settings|ForceGraphics：设定Force,Torque的比例及属性Settings|Solver：设定求解过程中的细部设定，如：求解器的种类、公差、精度、除错、输出等设定。Settings|icons：设定Icons大小、颜色、显示/隐藏等属性。Settings|Fonts：自行设定。,2:环境介绍-,18,ADAMS/ViewDatabasefiles(.bin)包括完整的models,模拟结果,图表,等.档案较大,为2进位档(不可阅读)可包含多个model!,ADAMS/ViewCommandfiles(.cmd)仅包括model原件与其属性档案较小,为文字档(可阅读)，可跨平台只包含一个model!,ADAMS档案种类,ADAMS/View可储存的档案格式最常用的两种为:,ADAMS可输入/出的档案格式还有:,ADAMS/Solver输入档(.adm)几何模型交换档(STEP,IGES,DXF,DWG,Wavefront,stereolithography,Parasolid,etc)测试档与试算表档案模拟结果档案(.msg,.req,.out,.gra,.res).,存档建议：cmd及bin两种格式均储存,设定工作目录,2:环境介绍-,19,状态栏快捷工具（1）,打开隐藏的主工具箱打开命令浏览器显示所有的ADAMS/View命令，如果需要输入某个命令的参数值，可以用鼠标双击命令名称，程序将显示该命令的输入对话框，在命令输入对话框中输入有关参数后，选择OK按钮，即可输入该命令。ToolsCommandNavigator命令，可以显示命令浏览器窗口,命令窗口浏览器,2:环境介绍-,20,状态栏快捷工具（2）,打开数据库浏览器为了方便查找和选择模型数据库中的各种对象，ADAMS/View提供了一个数据库浏览器，帮助用户观察和选择对象。ToolsDatabaseNavigator命令，可以显示命令浏览器窗口,2:环境介绍-,21,数据库浏览器的顶部选项：,DisplayAttribute：设置对象的外形。设置的参数包括：对象及其名称是否可见、颜色和线型、对象图标的尺寸、在仿真过程中的状态等。对象外形参数设置对话框如图7-4所示。Rename：可以更改对象的名称；Comments：可以添加注释；Information：显示对象的有关信息；Topologybyparts：显示用构件表示的对象约束连接关系；Associativity：显示所选对象的各种作用关系。,2:环境介绍-,22,状态栏快捷工具（3）,打开模型信息窗口：显示当前系统铰joint连接的拓扑信息,2:环境介绍-,23,状态栏快捷工具（4）,打开模型信息窗口：显示当前系统物体part连接的拓扑信息,2:环境介绍-,24,状态栏快捷工具（5）,打开模型验证信息包括物体、约束个数，系统总的自由度，是否存在冗余约束。ToolsModelVerdify,2:环境介绍-,25,状态栏快捷工具（6）,取消操作取消在ADAMS/View中做的任何操作，如退出对话框或绘图操作,停止动画或仿真。取消操作,在下列操作中两者选（1）在对话框上选择“Cancel”按钮。（2）按住“Esc”键或选择在状态条上“Stop”工具。,2:环境介绍-,26,在ADAMS中控制视角的方式.,在下拉式选单选取View然后再选取你所需的显示控制功能,或使用快速键1)Rorr-转动2)Sors-对Z轴旋转3)Shift+Rorr-前视角4)Shift+Sors-彩现切换5)Tort-平移,选取主功能表的箭头符号就会出现显示控制的画面,然后再选取你所需的显示控制功能,在绘图视窗点取鼠标右键就会开启弹出选单然后再选取你所需的显示控制功能,控制视角,2:环境介绍-,27,ADAMS/View可以undo/redo达100个动作!HotKeys:Ctrl+z,复原与重复动作,2:环境介绍-,28,ADAMS/View使用的命令快捷键,2:环境介绍-,29,几何模型建构,3:实体模型建构-,30,在ADAMS中有四种Parts.RigidBodies可移动的零件具有质量与惯性矩不会变形FlexibleBodies可移动的零件具有质量与惯性矩当承受作用力时会变形PointMasses可移动的零件具有质量但没有惯性矩GroundPart在每一个model都必须存在永远保持固定不动在model建立时会自动建立不会对model增加DOF,PartsInADAMS,3:实体模型建构-,执行动力分析，需给定物体的质量特性，否则求解器会显示错误。,基准线,31,ADAMS的坐标系,ADAMS在坐标系的运用上总共有三种形式:a.全局坐标系也就是绝对坐标系，固定在地面（GroundPart）上，是ADAMS中所有零件的位置、方向、速度的度量基准坐标系。b.零件的局部坐标系也称零件坐标系。在建立零件的同时产生，随零件一起运动，它在全局坐标系中的位置和方向决定了零件在全局坐标系中的位置和方向。c.标记可以把标记分为固定标记和浮动标记两类。固定标记相对零件静止，用于定义零件的形状、质心位置、作用与约束的位置与方向等。浮动标记相对零件运动，某些情况下要借助浮动坐标系来定义作用与约束。,3:实体模型建构-,32,定义地面坐标系（总体基）,默认：以Euler角系统定义物件的旋转方式，同时区分为Body-fixed,Space-fixedADAMS/View内定值为Body3,1,31-Xaxis2-Yaxis3-Zaxis,课本描述：Body-fixed1,2,3,3:实体模型建构-,33,几何模型建构工具,欲建立rigidbody.使用主工具箱使用几何模型指令表使用Parasolid核心具有布林运算、特征建构、及编修能力如：挤出、倒（圆）角、薄壳化等对于以建构好的模型，可以IGES、Parasoild、STEP及STL等输入。新增一个模型时，有三种设定：NewPart,AddtoPart,OntheGround,3:实体模型建构-,34,Type,Tool,Graphic,ParametersSpecified,Points,Marker,Polyline,Arcs,Splines,AttachNear/DontAttachLocation,ParentPart,Orientation,Location,ParentPart,OneLine/MultipleLines,Open/Closed,Length,VertexPointsAngle,ParentPart,Open/Closed,KnotPoints,AnchorCSM,ParentPart,Radius,StartandEndAngle,AnchorCSM,ParentPart,几何建构的基础元素,3:实体模型建构-,35,Makervs.Point,Marker具有独立方向性随物件加入而产生格式:Part_1.Mar_1个别x,y,z坐标值Part_1.Mar_1.location1-XvaluePoint不具有独立方向性(依据物件的CM之投影)不随物件加入而产生格式:Part_1.Point_1通常用来作为几何参数化的控制点或预先定义于空间中的定位点利用TableBuilder来产生变量(Variables),3:实体模型建构-,36,实体几何,3:实体模型建构-,37,Type,Tool,Graphic,Parameters,Links,Plates,Extrusions,Revolutions,Width,Depth,2AnchorCSM(Length),ParentPart,Thickness,Radius,VertexLocations,AnchorCSM,ParentPart,Open/ClosedProfile,Depth,AnchorCSM,ParentPart,Open/ClosedProfile,SweepAngle,AnchorCSM,ParentPart,实体几何（续）,3:实体模型建构-,38,修改几何外型的方式如下：控制点（Hotpoints）以鼠标拖曳控制点，同时也立刻显示修正结果。使用对话框适合几何需要精确尺寸,控制点（Hotpoints）,显示控制点以鼠标直接点选欲修改之几何，该几何会以高亮度之型态显示控制点。,如何修改外型鼠标点选控制点后，按住鼠标左键直到修改的位置。,修改几何外型,3:实体模型建构-,39,使用对话框,提供完整的几何信息在物件上按鼠标右键后，会弹出一个表单,修改几何资料在表单上选择Modify,GeometryModify对话框便会开启,修改几何外型（续）,3:实体模型建构-,2019/12/15,40,可编辑,41,添加几何体细节特征,倒方角（Chamfer）提供不等半径设定,倒圆角（Fillet）提供不等半径设定,挖洞(Hole)提供深度设定,凸状（Boss）提供高度设定,薄壳（Shell）提供内（外）薄壳化,3:实体模型建构-,42,复杂形体建模,可以将若干个基本形体通过布尔操作，组合成形状复杂的几何形体，ADAMS/View提供的几种组合功能如表:,3:实体模型建构-,43,辅助工具：对位、插入及旋转工具,物件对x,y,z轴旋转、平移,平面对位,旋转对位,平移对位,直角坐标系统参数化,极坐标系统参数化,3:实体模型建构-,44,运动副（铰）的分类,4:添加约束-,有6大类的铰.,低副,基本副,驱动,高副,复合副.,45,常用运动副,4:添加约束-,46,常用运动副,4:添加约束-,47,Add-on(Complex)idealizedjointsareaddonconstraintsthatconnectpartsdirectlyandindirectly.Theseinclude.ScrewJoints螺杆副Couplers耦合副Gears齿轮副,ScrewJoints,ScrewJointscouplethetranslationalandrotationalmovementofonepartwithrespecttoanother,Thus,screwjointsremove1DOF,Modelingofscrewjointsrequiresthefollowing.2parts1scalarpitchfactor1axis,复合副-螺杆副（Screw）,4:添加约束-,48,Couplers,Couplersconnectmultiplepartsindirectlybycoupling2or3joints,Thus,couplersremove1DOF,basedonthefollowingequation.,Modelingofcouplersrequiresthefollowing:2or3joints2or3scalarmultipliers,ConstraintEquation:S1q1+S2q2+S3q3=0,Where.S1,S2,S2-scalarmultipliersq1,q2,q3-allowableDOFinjoint,InADAMS/View9.0S1=-1,复合副-耦合副（Couplers）,4:添加约束-,49,Gearsconstrain2partsindirectlybycoupling2jointstogether,Thus,gearsremove1DOF,basedonthefollowingequation.,Modelingofgearsrequiresthefollowing:2joints1point(atinterfacebetweengearedparts)1axis(indirectionofcommonmotionatinterfacepoint),复合副-齿轮副（Gears）,4:添加约束-,50,运动副施加的方法,1）在连接工具集或者在连接对话框，选择连接工具图标。2）在设置栏选择连接构件的方法，有以下3种：1个位置（1location)：选择一个连接的位置，由ADANMS/View确定连接的构件。2个构件1个位置（2Bodies-1Location)：选择需连接的两个构件和一个连接位置。2个构件2个位置(2Bodies-1Location)：选择需连接的两个构件，以及这两个构件的连接点。连接件固定在构件1（先选择的构件）上，构件1相对构件2而运动。,4:添加约束-,51,运动副施加的方法,3）选择连接方向，有两种方法：栅格方向（NormaltoGrid)：当显示工作栅格时，连接方向垂直于栅格平面，否则，连接方向垂直于屏幕。选取方向（PickFeature）：通过一个在栅格或屏幕平面内的方向矢量确定连接方向。4）根据屏幕底部状态栏的提示，以此选择相互连接的构件1、构件2、连接位置和方向等。,4:添加约束-,52,高副-Pin-In-SlotCams,碰撞限制包含：Pin-in-slotCamsCurve-on-curveCams,移除两个DOF构成元件：两个物件第一个物件-接触点第二个物件-曲线一个接触点一条曲线一般应用于点对边缘接触或销对槽接触的凸轮设计（point-edgedcam-followersystemandpin-in-slotsystem),Pin-in-slotCams,4:添加约束-,53,物件的接触碰撞固定于曲线之间，因此，碰撞点不会离开曲线。移除两个DOF构成元件两个物件两条曲线一般应用于凸轮对凸轮的系统,高副-Curve-On-CurveCams,Curve-on-curveCams,4:添加约束-,54,指定约束,4:添加约束-,55,指定约束,4:添加约束-,56,可使用ModifyJoint对话框修改接点的特性,对接点设定磨擦力,设定基本特性,设定动作,设定初始状况,修改运动副,4:添加约束-,57,驱动,ADAMS/View提供了以下两种类型的驱动：铰驱动：定义旋转副、平移副和圆柱副中的移动和转动，每一个连接运动约束了一个自由度，使系统自由度减少一个。转动驱动平移驱动点驱动：点驱动定义两点之间的运动规律。定义点规律时，还需指明运动的方向。点驱动可以应用于任何典型的运动副。通过定义点驱动以在不增加额外约束或构件的情况下，构造复杂的运动。单点驱动一般点驱动,4:添加约束-,58,ADAMS的驱动,ADAMS/View提供两种驱动方式.铰驱动.定义铰的相对运动删除一个DOF具有两种方式.平移(Translational)铰驱动旋转(Rotational)铰驱动一般(Point)Marker-Based运动.定义两点之间的运动规律删除1到6个DOF(rot.and/ortrans.)单点驱动一般点驱动,4:添加约束-,59,FunctionBuilder元件,FunctionBuilder编辑器,函数分类,内建函数或自订函数,基本算术运算子,绘图,欲使用FunctionBuilder.使用下拉式功能表Tools|FunctionBuilder在ImposeJointMotion对话框,于“F(time)”栏位中按下滑鼠右键,会出现如上图的弹出式选单,选择FunctionBuilderorExpressionBuilder,4:添加约束-,60,建立作用力,欲在ADAMS中建立作用力使用主功能表中的ForceModeling工具使用CreateForces表单欲开启此表单.使用主功能表中的ForceModeling右下角的可撕式表单使用下拉式功能表中:Build|Forces,5:添加作用力-,61,作用力的种类,5:添加作用力-,62,定义作用力的各分量,在建立作用力时,必须指定Parts作用力施加处与方向Characteristics,定义作用力的大小定义每一个分量的大小时,有三种选择.固定力使用者指定一实数常数值Bushing-或springdamper类使用者指定一translationaland/orrotationalstiffness(K)与damping(C)系数ADAMS依据CSMsTo与From的距离,运算距离与距离变更率客户自订使用者自己指定方程式表达式,5:添加作用力-,63,执行简单的模拟,模拟可以检验机构在给定的时间范围内如何作动,只要设定一个机构的系统初始设定一个机构的负载与限制条件,执行分析,重置,回复到原本的设计状态,停止,在计算完成之前，可以STOP停止运算，也可以按键ESC执行。,6:运动模拟-,执行模拟,开始,动画控制,64,基本的模拟设定,Duration:相对于模拟结束的时间量EndTime:绝对的模拟结束时间,时间区间,模拟种类,输出,重复播放,静态平衡,计算目前状态下的静态平衡模拟,StepSize:每一个step多少时间Steps:在时间范围内分割为多少steps,重复先前运算的结果，速度较快,其他,进入模拟控制对话框,6:仿真设置-,(Quasi-)staticdynamickinematictransient,65,装配计算模拟,6:仿真设置-,66,Astaticsimulationdeterminesthepositionsofallpartswithinthesystemsuchthatallinternalandexternalforcesarebalanced(intheabsenceofanysystemmotionsorinertialforces)Forastaticsimulation,allsystemvelocitiesandaccelerationsaresettozeroAstaticsimulationisoftenusedimmediatelypriortodynamicsimulationtoreduceunwantedsystemtransientsatthestartofthesimulationDifferentequilibriumconfigurations,typicallyatfixedintervalsthroughoutaprescribedmotionforthesystem,canbecalculatedaswell.ThisissometimesreferredtoasQuasi-staticsimulation,静平衡计算模拟,Performsaquasi-staticsimulation,Ifcheckedaninitialstaticsimulationwillprecedethetransientsimulationrequested,PerformsONLYaninitialstaticsimulation,ForaQuasi-staticsimulationanend-timeandoutputstepsizemustbespecified,6:仿真设置-,67,Kinematicsimulationscalculatemotionthatisindependentofforcesappliedtothesystem,butdepends,rather,onlyontheconstraintsandprescribedmotionsinthesystemToperformakinematicsimulation,ADAMSonlyneedstosolvethealgebraic(constraint)equationsassociatedwitha0DOFsystem;thuskinematicsimulationsarefastandaccurateKinematicsimulationsallowdeterminationofpossiblerangesfordisplacement,velocity,andaccelerationofanypointinthemechanism,butonlyfor0DOFsystemsKinematicsimulationscalculatereactionforcesinconstraintsthatarerequiredtogenerateprescribedmotionsforparts.Reactionforceswilldependuponthemassproperties,accelerations,andappliedforcesofthepartsinthesystem.,Typicalapplicationsforakinematicsimulationinclude:designingamechanismforthetransferofmotionthroughalinkagepreliminaryexaminationofacomplicatedmodelintendedforsubsequentdynamicsimulations,运动分析模拟,6:仿真设置-,68,动力分析模拟,Dynamicsimulationsprovidethetimehistorysolutionforallofthedisplacements,velocities,accelerations,andinternalreactionforcesforanon-zeroDOFsystem,thatisdrivenbyasetofexternalforcesandexcitationsToperformadynamicsimulation,ADAMSmustsolvethefullsetofnon-lineardifferentialandalgebraicequations(DAEs)DynamicsimulationsarethemostcomputationallydemandinginADAMSandthereforemakeuseofarobustsuiteofintegratorsforsolution,6:仿真设置-,69,线性化分析模拟,YoucanaskADAMStolinearizethesystemofnonlinearequationsofmotionaboutaparticularoperatingpoint,thusformingasetoflinear,timeinvariantequationsFromthelinearsetofequations,youcanaskforaneigen-simulationtoobtaineigenvaluesandeigenvectorsforthelinearizedsysteminorderto.visualizethenaturalfrequenciesandmodeshapesofyoursystemcomparewithtestdataorresultsdatafromFEAFromthelinearsetofequations,youcanalsocalculatestate-spacematriceswhicharethecoefficientsforarepresentationofthemechanicalsystemasamultiple-input,multiple-outputtransferfunctioninordertoprovidemechanicalplanttocontrolsystemdesignsoftwarepackageslikeMATRIXxandMATLAB,6:仿真设置-,70,系统内定（瞬时）分析模拟,Transient(Default)simulations,incontrasttostaticsimulations,proceedoveratimeintervalandincludetheinertialforceeffectsduetopartvelocitiesandaccelerationsIfyourequestatransientsimulation,ADAMSwillautomaticallyperformeitheradynamicsimulation(ifthesystemDOF0)orakinematicsimulation(ifthesystemDOF=0)Fortransientandquasi-staticsimulationtypes,youMUSTspecifythefollowing:thetimeintervaloverwhichyouwanttorunthesimulation(specifiedthrougheitheranabsoluteendtimeordurat