adams第四章 部件和坐标系

MSC.Software公司,MSC.ADAMS初级培训教程,2010年11月,（ADM701教程讲解及练习）,PartNumber:ADAM*V2005*Z*FSP*Z*SM-ADM701-NT1,4.0部件和坐标系,本章内容：坐标系部件坐标系坐标系标记点部件和几何外形之间的关系部件、几何外形和标记点ADAMS/View中部件的类型部件的质量和转动惯量测试,坐标系,坐标系（coordinatesystem）的意义坐标系是定义运动学和动力学分析量必要的测试对象。,坐标系(续),坐标系的类型Globalcoordinatesystem(GCS)：全局坐标系属于大地部件。定义整个模型的绝对参考点（0，0，0）和坐标轴的方向，用来生成其它的局部坐标系。Localcoordinatesystems(LCS)：局部坐标系Partcoordinatesystems(PCS)：部件坐标系Markers：坐标系标记点,部件坐标系,部件坐标系(PCS)的定义生成可动部件时自动定义。每个部件只有一个部件坐标系部件坐标系的位置和方向通过相对于GCS的位置和方向来定义。初始生成时，每个可动部件的PCS与GCS的位置和方向相同。,坐标系标记点(Marker),坐标系标记点的定义属于一个可动部件并随部件一起运动。一个可动部件上可以包含若干个标记点。其位置和方向可以相对于GCS和PCS的位置和方向角度来定义。,坐标系标记点(续),坐标系标记点的定义(续)当需要一个唯一的位置，比如：一个部件质心的位置。几何外形的定位点。当需要一个唯一的方向，比如：可动部件的转动惯量的相对坐标轴的方向。约束的方向。施加载荷的方向的定义。在ADAMS/View中，按照缺省的方式，所有的标记点的位置和方向都是相对于GCS来定义的。,部件和几何外形之间的关系,部件定义可以相对于其它的物体运动的可动物体（刚性体或弹性体），该对象包含以下特性：质量转动惯量初始的位置和方向(PCS)初始的速度几何外形为了可视化的效果加在可动部件上，比如：长度半径宽度对于大多数的仿真分析来说，几何外形是不需要的注意：某些分析中包含碰撞问题，而碰撞力的定义需要依据几何外形来确定碰撞力的大小，有关这个问题，我们将在HatchbackIV部分进行讨论。,部件和几何外形之间的关系(续),.model_1.UCA.cyl_1(Geometry),.model_1.UCA.sphere_1(Geometry),.model_1.UCA(Part),部件、几何外形和标记点,MSC.ADAMS中对象的依存关系要理解ADAMS/View中部件、几何外形和标记点之间的关系，有必要先了解下图所示的对象之间的依存关系：,mar_1,cyl,cm,sph,mar_2,部件、几何外形和标记点(续),单摆,ADAMS/VIEW中部件的类型,刚性体(Rigidbody)可以运动，具有六个自由度具有质量和转动惯量等力学性质不能变形弹性体(Flexiblebody)可以运动具有质量和转动惯量等力学性质受到外力时会产生变形点质量(Pointmass)可以运动，但只有三个自由度具有质量，但不考虑几何外延大地(Groundpart)每个模型中必须存在，且在进入ADAMS/View后系统会自动生成定义绝对坐标系(GCS)及坐标原点，并且在仿真过程中始终静止不动在计算速度和加速度时起着惯性参考坐标系的作用,部件的质量和转动惯量,质量和转动惯量性质ADAMS/View只对三维的刚性体自动地计算其质量和转动惯量性质ADAMS/View依据该部件的几何体积和密度或材料计算该部件的总质量和转动惯量你可以手工改变部件的这些性质ADAMS/View相对于一个代表部件质心的标记点(cm)来定义部件的质量和转动惯量，该标记点的三个坐标轴代表该部件转动惯量的三个主惯性轴，因此定义转动惯量Ixx,Iyy,Izz你可以修改该坐标系的位置和方向。,部件的质量和转动惯量(续),Part1,cmmarker,cmmarker(shiftsasnewgeometryisaddedtothepart),Part1,测试,MSC.ADAMS中的测试代表你想要在仿真过程中关注的一些量，比如：某部件上一点的位移、速度、加速度约束反力两个物体之间的夹角其它使用用户函数定义的数据结果在仿真过程中捕捉不同时刻点的测试值数据,测试(续),在对象中可以直接定义的测试对于模型中的部件、载荷和约束可以直接建立一些测试，如：,练习4下落的石块,问题描述找到一个石块下落1秒后的位移、速度和加速度，该石块的初始速度为0，只受重力作用。,练习4下落的石块,练习开始首先在目录exercise_dir/mod_04_falling_stone下启动ADAMS/View并建立一个模型。在该目录下运行ADAMS/View可以保证所有的数据文件都存储在那个目录下。要开始练习：启动ADAMS/View。在出现的Welcome对话窗口内：在标题Howwouldyouliketoproceed下选择Createanewmodel将目录设为exercise_dir/mod_04_falling_stone模型的名称为projectile。注意Gravity是EarthNormal(-GlobalY)注意Units使MMKS-mm,Kg,N,s,deg。选择OK.,练习4下落的石块,建立石块（stone）使用工具Sphere生成一个球心在坐标原点半径为50mm的石块（Stone）部件。你需要将部件的名称改为stone并设置其质量为1kg。要建立石块：在生成球体时要显示坐标值，这样你可以知道其尺寸，从菜单View下选择CoordinateWindow。将光标移至主工具箱内RigidBody工具包内点击右键，然后选择工具Sphere。按照状态栏内的提示先选择球心在坐标原点然后移动鼠标直至生成一个半径为50mm的球体。,练习4下落的石块,要将该部件改名为stone：将光标移至该球体，点击鼠标的右键，在出现的窗口内指向Part:PART_2然后选择Rename。在NewName文本窗口内，输入.projectile.Stone，然后选择OK。要将该部件的质量设置为1kg：将光标移至该球体，点击鼠标的右键，在出现的窗口内指向Part:Stone，然后选择Modify。在DefineMassby文本窗口内，选择UserInput。如果出现警告的信息窗口，现在Close。在Mass一栏内输入1.0。选择OK。,练习4下落的石块,对下落的石块生成测试要计算石块质心点在g方向即垂直方向的位移、速度和加速度，你将生成三个对部件对象的测试，你将设置测试为Y方向的测试。要计算石块在g方向的位移：将光标移至该球体，点击鼠标的右键，在出现的窗口内指向Part:Stone，然后选择Measure。在MeasureName一栏输入displacement。设置Characteristic为CMposition。设置Component为Y。选择CreateStripChart。选择OK。出现一个测试的曲线图。曲线图中是空的，因为你需要运行一次仿真，以便ADAMS/View能够有必要的信息生成曲线。,练习4下落的石块,要计算石块在g方向速度的测试：右键点击stone,然后选择Measure。在MeasureName一栏内输入velocity。设置Characteristic为CMvelocity。设置Component为Y.选择Createstripchart。选择OK.要计算石块在g方向加速度的测试：按照上面的指导，除了在MeasureName一栏内输入acceleration和Characteristic为CMacceleration。,练习4下落的石块,校验模型现在你将校验你的模型。当你校验模型时，ADAMS/View将检查错误的初始条件，比如：不一致的约束，未约束的部件或在动力学系统中无质量的部件并给出模型中可能出现问题的警示。要校验模型:在状态栏的右下角，右键点击Information工具包并选择工具Verify。在出现的信息窗口内，检查一下模型已经被成功的校验。关闭信息窗口。,练习4下落的石块,设置并运行一次仿真现在你需要将显示区域放大以便在仿真时下落的石块清晰可见。然后进行一次1秒50步的仿真。要放大显示区域：现在选择工具以在工具箱内显示控制视图的工具。选择工具Zoom,并在视窗内点击左键再拖动光标直至整个工作网格全部可见为止。选择工具Translate,并拖动整个工作网格到屏幕的顶部。,练习4下落的石块,要运行1秒50步的仿真:在主工具箱内选择工具Simulation.在EndTime一栏内输入1.0，在Steps一栏内输入50.选择工具Play.随着石块的下落，ADAMS/View同时显示相应的位移、速度和加速度的数据及曲线图显示。当仿真结束，通过选择工具Reset将模型复位至初始的输入位置或设计位置。动画回放仿真结果，无须再进行仿真。,练习4下落的石块,找出位移、速度和加速度的值现在你将利用ADAMS/PostProcessor找出石块下落1秒后的位移、速度和加速度。要运行ADAMS/PostProcessor:在曲线图.projectile.displacement内空白处点击鼠标右键，指向Plot:scht1，然后选择TransfertoFullPlot。出现的ADAMS/PostProcessor的窗口替代ADAMS/View窗口。要找出石块的位移值:在ADAMS/PostProcessor窗口内，在主工具栏内选择工具PlotTracking。因为你想要知道1秒时的结果，将光标移至曲线的终点处。在这工具栏下面的区域内，X栏内显示为1。注意Y栏内的数值，该数值即为你的答案。将该值与本练习后面的理论解进行比较。用此值回答本章小结中的问题1。,练习4下落的石块,要找出石块下落1秒后的速度：选择Surf。选择该功能可以让你无须使用AddCurvesbutton就可以快速浏览各数据曲线。设置Source为Measures。从Measure列选择velocity。因为你想要知道1秒时的结果，将光标移至曲线的终点处。在这工具栏下面的区域内，X栏内显示为1。注意Y栏内的数值，该数值即为你的答案。将该值与本练习后面的理论解进行比较。用此值回答本章小结中的问题2。,练习4下落的石块,要找出石块下落1秒后的加速度：设置Source为Measures。从Measure列，选择acceleration。要显示加速度曲线，选择Surf。因为你想要知道1秒时的结果，将光标移至曲线的终点处。在这工具栏下面的区域内，X栏内显示为1。注意Y栏内的数值，该数值即为你的答案。将该值与本练习后面的理论解进行比较。用此值回答本章小结中的问题2。要退回到ADAM/View界面，选择工具ADAMS/View。,练习4下落的石块,存储你的模型现在存储你的模型，此文件只包含模型信息，你将在下面的练习中使用此模型。提示:存储为一个CMD文件。要存储你的模型:在File菜单内选择Export然后选择OK。如果你想进一步研究该模型，如下节建议那样，可以不退出模型，否则进行下一步。退出ADAMS/View。,练习4下落的石块,可选任务在进行下面这些练习之前存储你的模型而不要在作完练习后再存储，因为你要在后面的练习中使用该模型。如果你一定要存储模型，建议换一个名字存储。改变一下石块的质量，看看结果有什么不同：将石块的质量变为2kg。仿真模型。将此结果与石块的质量为1Kg的结果进行比较。质量改变是否影响位移、速度和加速度？测试石块的动能（kineticenergy）。这些结果与质量有关系么？K.E.=(1/2)m*v2退出ADAMS/View。,练习4下落的石块,本章小结石块下落1秒钟后的位移是多少?_石块下落1秒钟后的速度是多少?_石块下落1秒钟后的加速度是多少?_,练习4下落的石块,在MSC.ADAMS中，什么建模对象在定义部件、约束、载荷和测试时最为常用？_大地部件为什么要自动生成?_ADAMS/View能够自动的计算具有二维几何外形的部件的质量性质么？_,练习4下落的石块,MSC.ADAMS结果1秒后的位移=-4903.3mm1秒后的速度=-9806.6mm/sec1秒后的加速度=-9806.6mm/sec2,