ADAMS参数化建模及优化设计.ppt

ADAMS参数化建模及优化设计 华中科技大学CAD中心 参数化的四种方法 参数化点坐标使用设计变量参数化运动方式使用参数表达式 参数化建模应用实例 以双摆臂独立前悬架运动学模型为例以参数化点坐标的方式进行参数化建模 双摆臂独立前悬架拓扑结构 主要部件 上摆臂 UCA 下摆臂 LCA 转向节 Knuckle 横向拉杆 TieRod 测试台 TestPlane 地面 Ground 系统环境设置 工作平面设置 进入菜单settingsworkinggrid 在弹出对话框中选择GloabXZ在主工具箱 点击视图设置单位设置 菜单Settings Units 选择MMKS消息窗口设置 菜单View MessageWindow 在弹出对话框中点击左下角按钮Setting 选择Error 参数化点的确定 能为模型对象位置和方向定位根据点能创建模型可视化几何实体 模型的参数化表 参数化点的创建 通过主工具箱中快捷图标创建通过 Tool 菜单中的 CommandNavigator 来创建 本例以第二种方式创建 菜单命令 随后出现CommandNavigator对话框 找到其中的point 点击前面 号展开 在展开后的列表中双击create 这时系统弹出创建点对话框并重复上述步骤创建剩下的点 或者点击Apply 直接改动名字 输入坐标 创建完成后 界面上会出现图标 这表示创建出的点 部件模型的创建 创建空部件创建几何实体 空部件的创建 以上摆臂为例 进入 CommandNavigator 对话框 依次展开 part create 和 rigid body 选择 name and position 弹出创建刚体对话框 将部件名字改为 model 1 uca 其余缺省 点击 OK 实体名称的创建 CommandNavigator geometry create shape 双击 cylinder 创建几何实体 在名字框可以改动几何实体的名称 一定要将几何实体创建到它属于的部件 Marker的创建 CenterMarker 编辑框中 右击鼠标选择 Marker 在出现的子菜单中点击 Create 弹出创建Marker的对话框 使用缺省名字 Location 编辑框中 右击鼠标 选择 PickLocation 然后用鼠标在图形区中选择点 uca knuckle 在对话框的下拉菜单中选择 AlongAxisorientation 选择点 uca f center 见图10 12 表示创建的Marker Z 轴方向为点 uca knuckle 指向点 uca f center 方向 这指定了所创建圆柱体的轴线方向 实体参数的设置 返回创建圆柱体的对话框 在长度对话框栏右击鼠标 选择 Parameterize Expressionbuild 下拉菜单选择 ModelingFunction 选择 DM 用来计算两点之间距离 点击按钮 Assist 弹出对话框 在object1编辑框中输入第一个点 uca knuckle 在object2编辑框中输入 uca f center 见图关闭对话框后回到创建几何实体对话框 在 Radius 编辑栏中输入15 点击 OK 则几何体创建成功 模型部件列表 模型示意图 约束的创建 进入 CommandNavigator 对话框 展开 constraint joint 双击 spherical 在弹出对话框的I JpartName编辑框中分别输入uca和knuckle 在 location 编辑框中选择点uca knuckle 点击 ok 完成创建 万向节的创建 进入 CommandNavigator 对话框 展开 constraint joint 双击 hook 弹出创建对话框 在下拉菜单中选择 PositionByUsingMarkers 通过Marker来为铰定向 IMarkerName编辑框中右击选择 Marker Create 弹出创建Marker对话框 先创建属于地面的IMarker Z轴为水平方向 改名为 model 1 tierod MARKER41 在 Location 中选择点tierod middle 菜单中选择 AlongAxisOrientation 选择点hookref 点击 OK 建横向拉杆上的JMarker 其Z轴为横向拉杆的轴线方向 Marker对话框中改名为 model 1 tierod MARKER 42 在Location编辑框中选择点tierod middle 在菜单中选择 AlongAxisOrientation 选择点tierod middle 点击 OK 回万向节创建对话框 点击 OK完成 约束列表 创建驱动 在 CommandNavigator constraint create joint 双击 motion generator 在 Motionname 改变motion的名字 在函数类型下拉菜单中选择 Function 在编辑框中输入 100 time 100 在接下来的两个下拉菜单中分别选择 displacement 和 MotionOnJoint 在JointName中选择测试台上的平移铰 在自由度类型下拉菜单中选择 translational 点击 OK 参数化分析方法 设计研究试验设计优化设计 设计研究步骤 定义设计变量定义测量 或目标 设计研究得到结果 定义设计变量 在图形区 将鼠标移至上摆臂与转向节铰接处 单击右键 在弹出菜单中选择Point uca knuckle 在其子菜单中选择Modify 弹出参数化点表 在表中找到点uca knuckle 将光标移至其z坐标处 在对话框上部的编辑框中出现z值 686 在该编辑框中右击鼠标 依次选择Parameterize CreateDesignVariable Real 则创建设计变量 model 1 DV 1 同样根据lca knuckle tie knuckle创建设计变量DV 2 DV 3 设计变量的修改 在菜单Build中选择DesignVariable Modify 在对话框 Units中选择length ValueRange中选择 DeltaRelativetoValue 在 Delta编辑框中分别输入 5 0 5 0 选择Apply键确认 并继续修改设计变量 所有完成后点击OK按钮确认 使用表格编辑器创建和修改设计变量 选择Tools菜单的TableEditor命令 显示如图表格编辑器可通过编辑器窗口的底部Variable项 显示所有的变量 Filters项 显示表格编辑器显示所有与变量变化有关的特性 包括 Range Allowedvalues和DeltaType等 通过表格改变设计变量的有关特性 测量函数的定义 前束角测量函数 菜单Build Measure Function New 在对话框MeasureName中输入 model 1 M Toe Angle 选择单位为角度 上部对话框输入 ATAN2 DY model 1 knuckle MARKER 18 model 1 knuckle MARKER 11 model 1 ground orin DX model 1 knuckle MARKER 18 model 1 knuckle MARKER 11 model 1 ground orin 外倾角测量 测量名为 model 1 M Camber Angle函数定义为 model 1 M Camber Angle ATAN2 DZ model 1 knuckle MARKER 18 model 1 knuckle MARKER 11 model 1 ground orin DX model 1 knuckle MARKER 18 model 1 knuckle MARKER 11 model 1 ground orin MARKER11是定位于参数化点wheel inner处 MARKER18定位于参数化点wheel center处 ground orin为地面参考Marker 运行设计研究 Simulation菜单 选择DesignEvaluation 显示DesignEvaluationTools对话框 选择DesignStudy 选择和设置 Measure ON Measure M Toe Angle DesignStudy ON 选择设计变量 可以在DesignVariable对话框直接输入设计变量的名称 或者在DesignVariable对话框上点击鼠标右键 通过数据库浏览器选择需要设计变量DV 3 定义设计变量的范围 在DefaultLevel对话框输入变量范围的等分水平数 ADAMS View使用在DefaultLevels文本框输入的水平数 等分变量的变化范围 设计变量的取值Defaultlevels 5 点击Display 设置弹出的对话框点击Start开始设计研究分析 仿真完成后 会自动弹出的对话框如右图 分别选择设计变量和测量函数M Camber Angle 进行同样操作 设计研究结果 从表中可知 变量DV 3对M Toe Angle的敏感度最高 因而对其影响最大 DV 2对M Camber Angle的敏感度最大 因而对其影响最大 试验设计 建立设计变量 与设计研究相同 建立响应仿真后进入ADAMS Insight设置因素集和响应选择试验策略创建工作矩阵运行试验结果分析优化结果发布结果 建立响应 目标 进入菜单Simulate 点击DesignObjective 输入 model 1 obj toe DefinitionBy下拉菜单中选择measure 选择前束角的测量函数做为测试目标 进行仿真 设置步长 100EndTime为1 进行仿真 进入Insight 点击菜单Simulate 选择Adams Insight 点击Export 弹出对话框 选择模型和脚本 点击OK 随后会出来一个DOS窗口 退出Insight后消失 同时进入ADAMS Inight 创建因素集与响应 在树形区依次展开Factor Candidates Model 1 点击DV 1 在图形区出现DV 1的属性对话框 如图进行设置 点击Apply 然后点击工具条中的 Promotetoinclusion 按钮 添加因素 按照上述方式添加DV 2 DV 3到inclusion中 在树形区展开Reponse Candidates Model 1 点击obj toe 在图形区的对话框中在Units一栏中输入degree其余缺省设置 点击按钮Apply 然后点击工具条中的 Promotetoinclusion 按钮添加一个响应到inclusion中 选择试验策略 一 在树形区展开Design 点击第一项 或者点击工具条中的 Setdesignspecification 在图形区出现的对话框中进行选择 选择试验策略 二 在树形区的Design下点击WorkSpace 或者点击工具条中的 Generateworkspace 按钮 系统自动创建工作矩阵 从图中看出共进行8次试验 运行试验 点击工具条中的 Runsimulations 按钮 或者主菜单中选择Data Simulation Build Run Load All 系统自动回到ADAMS View中来进行仿真试验 结果分析 一 1 仿真完成后 进入菜单Simulate 选择ADAMS Insight 点击Display 在弹出的对话框中点击OK 进入ADAMS Insight 2 在树形区展开Design 依次点击DesignSpace 试验矩阵 WorkSpace 工作矩阵 WorkSpaceReview 工作矩阵预览 可以看运行试验后的矩阵 3 点击工具条中的 或者在菜单Tools中选择FitNewmodel 这时看到工具条中的 输出为web文件 变亮 结果分析 二 选择Regression中的obj toe 选择Display中的Fit 会出现图10 43所示表格 在表中 绿色圆点表示满足所有的拟合准则 假如有而带有问号的黄色圆点表示拟合准则可以在容忍范围内 假如是红色的圆点 则表示该拟合准则有问题 必须要对其进行研究 ADAMS Insight以标准方差统计 ANOVA 工具来进行拟合 并提供了一套ANOVA统计方法 如和 来评估光顺的质量 取值范围0 1 越高表示越好 但还要与结合起来看 优化结果 更改因素的设置1 点击菜单中的Tools 点击OptimizeModel 弹出优化窗口 2 通过滑块修改一个或同时修改多个因素的值 3 点击按钮Update 更改响应 目标 的设置 1 通过设置Op Target Weight来设置合适的值 2 在Fixed复选框中打上勾 确定哪些因素在优化的时候值固定不变 3 点击按钮Run 输出结果 点击工具条中的 Exporttoweb 按钮 则系统会要求你给出文件名和存储地方 保存后 打开该html的文件 显示结果如图1 在这个页面上进行修改因素的值 来观测响应 目标 的变化 在DV 1的编辑框中直接输入值690 然后点击Update 可以看到响应 目标 值发生改变 或者点击 号 在因素值改变的同时 响应的值也跟着变化 通过这种方式 可以研究因素值是如何影响响应值的 2 在State和Effects前面的复选框上打勾选中 则会出现下图所示页面 前者表示拟合的统计结果 后者给出了各个因素对响应的影响大小 从图中看出 因素DV 3对响应 前束角 影响比较大 ADAMS View试验设计 一 同设计研究 打开如图对话窗口在DesignVariables文本输入框输入设计变量的名称 也可以显示弹出式菜单 选择Variable项 再选择Browse 显示数据库浏览器 从中选择设计变量 如果有一个或多个设计变量仅定义了变化范围 可以在DefaultLevels文本输入框输入变量范围的等分水平数 在Trailsdefinedby选择框 选择试验的方法 Built InDOETechnique DirectInput 或FileInput 选择Start 开始试验设计分析 ADAMS View试验设计 二 ADAMS View试验设计结果 优化分析 创建状态变量建立测量函数建立目标函数进行优化分析查看优化结果 实验所得曲线 model 1 SPL Toe为试验所得曲线 建立过程如下 菜单Build DataElements Spline New 按如图对话框设置 ADAMS View分析得到的曲线 菜单Build Measure REQUEST New 弹出REQUEST创建窗口 输入名字req toe 在编辑框F2中输入以下函数 ATAN2 DY model 1 knuckle MARKER 18 model 1 knuckle MARKER 11 model 1 ground orin DX model 1 knuckle MARKER 18 model 1 knuckle MARKER 11 model 1 ground orin 180 0 PI 在编辑框F3中输入函数AKISPL TIME 0 model 1 SPL Toe 然后点击OK 注 F2表示根据样机得到的前束角函数 F3表示根据实验数据曲线得到的函数 创建状态变量 Build菜单 SystemElements State Variable New 在对话框中的名字框编辑名字 这里为 model 1 toe measure 在 time 编辑框中输入前束角测量函数 ATAN2 DY model 1 knuckle MARKER 18 model 1 knuckle MARKER 11 model 1 ground orin DX model 1 knuckle MARKER 18 model 1 knuc