Simcenter 3D运动仿真在行业中的解决方案-汪永财

上海联宏信息技术有限公司Simcenter 3D 运动仿真在行业中的解决方案 作者：汪永财 审校：冒小萍一、 机械行业运动仿真介绍如今的很多产品都来自复杂的产品开发环境，需要将机械功能与电子、软件及控制功能等各个方面相结合来进行复杂的系统化性能分析。尤其是产品在工作状态下的实际性能分析，对于一些简单软件是很难达到分析目的。在机械设计领域，其设计工程主要可分为原理方案设计、运动学分析、静力学或动力学分析、方案及系统优化、强度分析计算和结构设计等几个阶段。传统的设计方法可以通过理论分析计算实现，但在大多数情况下，为了避免复杂的理论分析计算，在机械设计过程中经常采用“经验法”、“类比法“或”试凑法”等方法，这样不但会延长设计周期和降低工作效率，而且容易导致设计结果不准确，很难得到满意的结果，也缺乏科学的理论根据，所以传统的验证方法不再足够有效。现代开发流程必须变得具有预测性，使用实际产品的“Digital Twin”驱动设计并使其随着产品进化保持同步，此外还要求具有并支撑的智能报告和数据分析功能的仿真和测试技术。二、 运动仿真需求 满足设计三维模型直接创建机械系统多体动力学、运动学仿真模型。 满足利用刚柔耦合仿真的方法快速准确分析各零部件在动态运动过程。 同结构有限元与多体动力学软件为基础，建立数字化样机仿真平台功能。 满足CAD/CAE高度一体化平台的要求。 具有完整的接触分析的能力。三、 联宏科技 Simcenter Motion运动仿真解决方案联宏科技基于西门子工业软件，针对行业的运动仿真分析有着专业的Simcenter 3D数字化仿真解决方案。可以借助Simcenter 3D Motion工具，我们可以进行机构的动态干涉检查，跟踪刚体的运动轨迹，分析机构中刚体的各项参数。确认构件各点的轨迹、位移、速度及加速度，执行与实际运动状况相似的仿真测试，输出所要求的位置、力/力矩、速度、加速度等测量值。 Simcenter 3D Motion仿真技术是一种建立在机械系统运动学、动力学理论和计算机实用技术基础山的新技术，涉及建模、运动控制、机构学、运动学和动力学等方面的内容，主要是利用计算机来模拟机械系统在真实环境下的运动和动力特性，并根据机械设计要求和仿真结果，修改设计参数直至满足机械性能指标要求或对整个机械系统进行优化的过程如下图所示机械运动仿真步骤示意图。总体布局方案设计系统方案的规则、原理设计、分析方法及判定标准零部件的建模、装配关系的定义和运动关系的定义零部件及运动仿真模型创建运动环境设置载荷创建（力、重力、弹簧力和阴尼力）、或扭矩的施加及初始条件的定义运动仿真分析分析类型的定义（运动学、动力学、静力学）是否有柔性体或1D控制系统输入运动分析的结果及运动特性曲线（如位移、速度、加速度等）的可视化创建为，干涉检查和参数化跟踪测量等分析结果输出Simcenter 3D运动仿真分析在各领域的突破性改进，具体表现在下面几个方面。 基于设计三维模型直接创建机械系统多体动力学、运动学仿真模型，在设计仿真一体化的环境中进行空间动态干涉检查与测量、运动轨迹跟踪、运体包络生成。如汽车悬挂系统动轴的运动位移、速度、加速度等（考虑应力、应变的影响）。 能够利用刚柔耦合仿真的方法快速准确分析各零部件在动态运动过程中的受力与变形，应力应变等，包括局部的更精细的分析。如在电机、液压系统驱动下，各级齿轮、蜗轮蜗杆、箱体、轴承等的受力与变形情况。 以结构有限元与多体动力学软件为基础，建立数字化样机仿真平台，在一体化环境中完成从整机、子系统、控制系统至零部件的完整虚拟验证，对机械系统的运动学动力学与控制系统进行仿真分析，对结构的强度刚度、振动模态与振动响应、及疲劳耐久性进行分析。 CAD/CAE高度一体化。设计、仿真在同一环境中进行，无数据交换之忧，具备强大的数据更新能力。所有分析过程基于同一个软件平台完成，不需要学习多种复杂的前后处理软件。采用关联文件管理分析数据，保证数据的实时更新。 完整的接触分析能力，丰富的二维和三维接触类型，可以进行球对球、球对曲面、球对平面、曲面对曲面、线对线等各种形式刚体与刚体之间的接触和碰撞。四、 运用Simcenter 3D Motion好处和优势通过机械系统的运动仿真，不但可以对整个机械系统进行运动模拟，以验证设计方案是否正确合理，运动和力学性能参数是否满足设计要求，运动机构是否发生干涉等，还可以及时发现设计中可能存在的问题，并通过不断改进和完善，严格保证设计阶段的质量，缩短了机械产品的研制周期，提高了设计成功率，从而不断提高产品在市场中的竞争力。因此，机械运动仿真当前已经成为机械系统运动学和动力学等方面研究的一种重要手段和方法，并在交通、国防、航空航天以及教学等领域都得到了非常广泛的应用。五、 关于联宏科技上海联宏创能信息科技有限公司（以下简称联宏科技）是在西门子工业软件公司支持下成立的，旨在为