虛擬樣機(jī)和ADAMS下的運(yùn)動(dòng)仿真
Zhe Li
E-mail: lizhe@umich.edu
Sridhar Kota
E-mail: kota@umich.edu
Department of Mechanical Engineering, The University of Michigan, Ann Arbor,
MI 48109-2125
1 概述
ADAMS○r是一個(gè)商業(yè)化的虛擬樣機(jī)和運(yùn)動(dòng)仿真軟件，它允許用戶模擬真實(shí)操作情況下的機(jī)械系統(tǒng)，并仿真和展示它的三維運(yùn)動(dòng)和力學(xué)行為。用戶能快速地研究分析和設(shè)計(jì)結(jié)果，他們能測(cè)試和改進(jìn)模型直到性能最優(yōu)。ADAMS，取自首字母Automatic Dynamic Analysis of MechanicalSystems，于1977年由Mechanical Dynamics Inc.(MDI)公司開(kāi)發(fā)[1]。ADAMS自動(dòng)將圖形模塊轉(zhuǎn)換為動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)方程，并在典型時(shí)域求解該方程。ADAMS能解決冗余約束，自由度無(wú)限制的手柄，并完成靜態(tài)平衡，運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。系統(tǒng)可由任意數(shù)量的剛性體和/或柔性體組成，并受到任意種類的內(nèi)力或外力。在添加位移，速度，加速度，和輸出力方面，用戶可以要求很多其它的數(shù)據(jù)，比如圖形輸出和并發(fā)有限元分析或控制系統(tǒng)分析的數(shù)據(jù)。用戶可以定義大量的約束，比如連接，簡(jiǎn)單連接，依賴于時(shí)間的運(yùn)動(dòng)，高副約束和用戶子程序。ADAMS也允許用戶在系統(tǒng)內(nèi)一對(duì)點(diǎn)之間定義反作用力，或者由外部向一個(gè)單獨(dú)點(diǎn)提供力。至于實(shí)體的拓補(bǔ)互換沒(méi)有限制，因此，鏈，樹，組，閉環(huán)和多路閉環(huán)構(gòu)型是作為同樣的方式處理的。
2、ADAMS的功能性
在過(guò)去幾年中，我們廣泛的應(yīng)用了ADAMS，并在我們的研究和教學(xué)中創(chuàng)建了超過(guò)200個(gè)ADAMS模型。以我們的經(jīng)驗(yàn)，我們意識(shí)到ADAMS對(duì)于任何機(jī)械系統(tǒng)來(lái)說(shuō)都是一個(gè)非常強(qiáng)大和廣泛的仿真和設(shè)計(jì)工具。評(píng)論家們已經(jīng)從使用該軟件中獲益匪淺，我們強(qiáng)烈推薦讀者親自體驗(yàn)ADAMS。如下評(píng)論基于該軟件的當(dāng)前版本，v.11。
首先，在你的機(jī)械系統(tǒng)中建立模型的活動(dòng)單元(零件)的物理屬性。你可以用ADAMS的零件庫(kù)創(chuàng)建模型零件的幾何形狀，也可以導(dǎo)入計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)幾何圖形。ADAMS可以導(dǎo)入多種文件格式，比如Parasolid，STEP,IGES,DXF和STL/SLA(立體印刷格式)，這些文件可以用SolidWorks，IDEAS，Unigraphics，等創(chuàng)建。然后，向規(guī)定部件運(yùn)動(dòng)添加約束和運(yùn)動(dòng)。約束定義了零件如何依附和彼此間允許的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系。你也可以施加力，它們可能影響零件運(yùn)動(dòng)和零件間連接處的反作用力。有一個(gè)可用的力庫(kù)包含在普遍力和矩，柔性連接中，比如彈簧和襯套，也包含在特定力中，比如空氣動(dòng)力載荷。你可以用自己的方程式定義所提供的力。當(dāng)模型以實(shí)體與實(shí)體方式接觸運(yùn)動(dòng)時(shí)，你也可以指定實(shí)體與其它實(shí)體接觸時(shí)如何起作用。在你完成建模后，或者在建模過(guò)程中的任意點(diǎn)，你可以運(yùn)行你的模型進(jìn)行測(cè)試，確保建模正確和檢驗(yàn)它的系統(tǒng)特性。ADAMS自動(dòng)為模型中的物體計(jì)算預(yù)定義信息，比如力，位移，速度，加速度和動(dòng)能。當(dāng)仿真完成以后，你可以重新允許仿真動(dòng)畫，可以在動(dòng)畫任意幀暫停，或者改變視角。在附加模塊中，你可以看到以曲線方式繪制的仿真結(jié)論。你可以輕易創(chuàng)建一個(gè)AVI影片，或者創(chuàng)建一個(gè)JPG圖像序列，以便用Apple Quick Time Pro或者Adobe Premiere軟件制作成一個(gè)視頻文件。