編輯推薦
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內容簡介
《MD ADAMS虛擬樣機從入門到精通》以最新版ADAMS——MDADAMS為對象,係統介紹瞭包括新增功能在內的MDADAMS各種基本功能和一些簡單的建模與仿真實例,主要包括緒論、多體係統動力學與ADAMS、MD ADAMS基本操作、創建約束、施加載荷、建模與仿真實例、計算結果後處理、參數化建模及優化設計,並在此基礎上介紹瞭機械工程開發中最常用的幾個專業模塊,即ADAMS/Vibration振動模塊、ADAMS/Controls控製模塊、ADAMS/Car車輛模塊、ADAMS/Engine發動機模塊。
由於ADAMS屬於比較難以掌握的高端CAE軟件,並且其最新版本MD.ADAMS在界麵風格、工具欄設置、操作步驟等方麵都比以往版本有很多變化,所以作者專門隨書配送瞭多媒體學習光盤,包括全書實例源文件和所有實例的操作過程動畫文件,可以幫助讀者更加形象直觀地學習《MD ADAMS X虛擬樣機從入門到精通》內容。
內頁插圖
目錄
前言
第1章 緒論
1.1 多體係統動力學基礎理論
1.1.1 多體係統動力學研究進展
1.1.2 多體係統動力學方程的結構形式
1.1.3 多體係統動力學方程的數值求解
1.2 虛擬樣機技術
1.3 多學科分析技術
1.4 MDADAMS相關情況
1.4.1 MDADAMS簡介
1.4.2 MDADAMS的性能改進
第2章 ADAMS建模基礎
2.1 多剛體係統動力學模型
2.2 多柔體係統動力學模型
2.2.1 任意點的位置、速度和加速度
2.2.2 多體係統動力學方程
2.3 ADAMS動力學建模與求解
2.3.1 ADAMS采用的建模方法
2.3.2 ADAMS的方程求解方案
2.3.3 ADAMS采用的碰撞模型
第3章 MDADAMS基本操作
3.1 ADAMS軟件模塊
3.1.1 ADAMS軟件基本仿真模塊
3.1.2 ADAMS軟件擴展模塊
3.1.3 ADAMS軟件接口模塊
3.1.4 ADAMS軟件專業領域模塊
3.2 ADAMS/View命令操作
3.2.1 啓動ADAMS/View
3.2.2 ADAMS/View界麵
3.3 幾何建模
3.3.1 幾何建模基礎知識
3.3.2 建模前的準備工作
3.3.3 幾何建模工具
3.3.4 創建基本幾何體
3.3.5 創建實體幾何模型
3.3.6 創建復雜幾何圖形
3.3.7 創建柔性梁
3.3.8 修改幾何體
3.3.9 修改構件特性
第4章 創建約束
4.1 約束類型
4.2 約束和自由度
4.3 約束的命名
4.4 約束工具
4.5 常用約束
4.5.1 常用理想約束
4.5.2 施加螺鏇副
4.5.3 施加齒輪副
4.5.4 施加耦閤副
4.5.5 修改理想運動副
4.6 虛約束
4.7 創建高副
4.8 定義機構運動
4.8.1 機構運動類型
4.8.2 創建運動副運動
4.8.3 創建點運動
4.8.4 添加約束的技巧
4.9 應用實例
4.9.1 啓動ADAMS/View
4.9.2 設置建模環境
4.9.3 幾何建模
4.9.4 添加約束
4.9.5 運動仿真
第5章 施加載荷
5.1 載荷類型及定義方法
5.1.1 基本載荷類型
5.1.2 定義載荷值和方嚮的方法
5.2 施加載荷
5.2.1 施加單方嚮作用力
5.2.2 施加分量作用力
5.3 柔性連接
5.3.1 拉壓彈簧阻尼器
5.3.2 扭轉彈簧阻尼器
5.3.3 軸套力
5.3.4 無質量梁
5.3.5 力場
5.4 創建接觸
第6章 建模與仿真實例
6.1 麯柄連杆機構
6.1.1 運行ADAMS
6.1.2 設置建模環境
6.1.3 幾何建模
6.1.4 建立約束
6.1.5 設置初始狀態
6.1.6 進行仿真
6.1.7 測量仿真結果
6.2 單擺機構
6.2.1 運行ADAMS
6.2.2 建立擺臂
6.2.3 設置擺臂質量
6.2.4 設置擺臂位置
6.2.5 建立單擺支點
6.2.6 設置初始運動
6.2.7 驗證模型
6.2.8 設置A點支撐力的測量
6.2.9 運行仿真
6.2.10 得到支撐力
6.3 凸輪機構
6.3.1 運行ADAMS
6.3.2 建立凸輪部件
6.3.3 建立轉動副
6.3.4 建立其他部件
6.3.5 建立平動副
6.3.6 添加綫一綫約束
6.3.7 添加運動約束
6.3.8 驗證模型
6.3.9 建立測量
6.3.10 運行仿真
6.4 自由降落的石塊
6.4.1 啓動ADAMS
6.4.2 建立模型
6.4.3 建立測量
6.4.4 驗證模型
6.4.5 運行仿真
6.5 投射石塊
6.5.1 啓動ADAMS
6.5.2 建立模型
6.5.3 建立測量
6.5.4 進行仿真
6.6 斜麵上的滑塊
6.6.1 啓動ADAMS
6.6.2 建立模型
6.6.3 添加約束
6.6.4 建立測量
6.6.5 驗證模型
6.6.6 運行仿真
6.6.7 改進模型
6.7 起重機
6.7.1 啓動ADAMS
6.7.2 建立模型
6.7.3 添加約束
6.7.4 添加運動
6.8 彈簧阻尼器
6.8.1 啓動ADAMS
6.8.2 建立模型
第7章 計算結果後處理PostProcessor
7.1 ADAMS/PostProcessor簡介
7.1.1 ADAMS/PostProcessor的用途
7.1.2 啓動與退齣ADAMS/PostProcessor
7.1.3 ADAMS/PostProcessor窗口介紹
7.2 ADAMS/PostProcessor基本操作
7.2.1 創建任務和添加數據
7.2.2 工具欄的使用
7.2.3 窗口模式的設置
7.2.4 ADAMS/PostProcessor的頁麵管理
7.3 ADAMS/PostProcessor輸齣仿真動畫
7.3.1 動畫類型
7.3.2 加載動畫
7.3.3 動畫演示
……
第9章 振動模塊/Vibration
第10章 控製模塊/Controls
第11章 車輛模塊/Car
第12章 發動機模塊/Engine
附錄A 設計過程函數
附錄B 運行過程函數
精彩書摘
(3)變分法。此法不需建立係統的運動微分方程,直接應用優化計算方法進行動力學分析。
對考慮部件彈性變形的多柔體係統,自20世紀80年代後期在建模方法上也漸趨成熟。柔性多體係統動力學的數學模型和多剛體係統、結構動力學有一定兼容性。當係統中的柔性變形可以不計時,退化為多剛體係統。當部件間的大範圍運動不存在時,退化為結構動力學問題。對柔性多體係統,通常用浮動坐標係描述物體的大範圍運動,彈性體相對於浮動坐標係的離散將采用有限單元法與現代模態綜閤分析方法,這就是P.W.Likins最早采用的描述柔性多體係統的混閤坐標法。據此再根據力學基本原理進行推導,就可將多剛體係統動力學方程拓展到多柔體係統。
根據各種力學基本原理得到的形式不同的動力學方程,盡管在理論上方程等價,但其數值形態的優劣卻不盡相同。
1.1.2 多體係統動力學方程的結構形式
對多剛體係統,自20世紀60年代以來,從各自研究對象的特徵齣發,航天與機械兩大工程領域分彆提齣瞭不同的建模策略,主要區彆是對剛體位形的描述。
在航天領域,以係統每個鉸的一對鄰接剛體為單元,以一個剛體為參考物,另一個剛體相對該剛體的位形由鉸的廣義坐標(拉格朗日坐標)來描述。這樣樹係統的位形完全可由所有鉸的拉氏坐標陣q所確定。
前言/序言
虛擬樣機技術(Virtual Prototyping。Technology)通過CAD/CAM/CAE等技術手段把産品資料集成到一個可視化環境中,實現産品的仿真、分析。使用ADAMS等係統仿真軟件,可以在各種虛擬環境中真實地模擬係統的運動,不斷修改設計缺陷以改進係統,直至獲得最優設計方案,最終做齣比較理想的物理樣機。ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)軟件,是由美國機械動力公司(Mechanical Dynamics Inc.)(現已並入美國MSC公司)開發的機械係統動態仿真軟件,是目前世界上最具權威、使用範圍最廣的機械係統動力學分析軟件,廣泛應用於航空航天、汽車工程、鐵路車輛及裝備、工業機械、工程機械等領域。
本書以最新版ADAMS——MD ADAMS為對象,係統介紹瞭包括新增功能在內的MDADAMS的各種基本功能和一些簡單的建模與仿真實例,主要包括緒論、多體係統動力學與ADAMS、MD ADAMS基本操作、創建約束、施加載荷、建模與仿真實例、計算結果後處理、參數化建模及優化設計,並在此基礎上介紹瞭機械工程開發中最常用的幾個專業模塊,即ADAMS/Vibration振動模塊、ADAMS/Controls控製模塊、ADAMS/Car車輛模塊、ADAMS/Engine發動機模塊。
由於ADAMS屬於比較難以掌握的高端CAE軟件,所以作者專門隨書配送瞭多媒體學習光盤,包括全書實例源文件和所有實例的操作過程動畫文件,可以幫助讀者更形象直觀地學習本書內容。
本書主要由軍械工程學院的賈長治、殷軍輝和薛文星編寫,同時參加本書編寫的還有王仕鬆、崔凱波、鄭凱、陳鹿民、鬍仁喜、陳樹勇、榖德橋、張俊生、陽平華、周冰、董偉、王兵學、王淵峰、鄭長鬆、王敏、李瑞、周廣芬、李鵬、陳麗芹、李世強、王佩楷、袁濤等。由於編者水平有限,時間倉促,所以本書難免在內容選材和敘述上有欠缺之處。竭誠歡迎廣大讀者對本書提齣批評和建議。可以發電子郵件到編者的電子信箱:win760520@126.com,以方便作進一步的修改。
《計算機輔助分析(CAE)係列:MD ADAMS虛擬樣機從入門到精通》(附光盤1張) 引言 在現代工程設計與開發流程中,虛擬樣機(Virtual Prototyping)已成為不可或缺的關鍵技術。它通過計算機仿真技術,在産品物理樣機製造之前,對産品的性能、可靠性、安全性等進行全麵、細緻的評估,從而顯著縮短研發周期、降低開發成本、提升産品質量。MD ADAMS(Mecahnical Dynamics Advanced Simulation)作為業界領先的多體動力學仿真軟件,憑藉其強大的建模能力、精準的求解算法和豐富的後處理功能,在汽車、航空航天、機器人、工程機械等眾多領域得到廣泛應用。 本書籍《計算機輔助分析(CAE)係列:MD ADAMS虛擬樣機從入門到精通》旨在為讀者提供一個全麵、係統、深入的學習平颱,幫助您掌握MD ADAMS軟件的核心技術,並將其應用於實際的虛擬樣機開發中。本書內容設計從零基礎入門,逐步深入,直至達到精通的水平,讓您能夠自信地運用MD ADAMS解決復雜的工程問題。 內容概要 本書籍共包含十二章,內容涵蓋MD ADAMS軟件的基礎知識、建模方法、仿真分析、後處理以及實際案例應用。 第一章:CAE與虛擬樣機的概念及MD ADAMS概述 本章將首先介紹計算機輔助工程(CAE)在現代工程設計中的重要作用,以及虛擬樣機技術如何顛覆傳統的研發模式。您將瞭解到虛擬樣機如何幫助工程師在早期階段發現潛在問題,優化設計方案,並預測産品性能。 隨後,本書將重點介紹MD ADAMS軟件的背景、發展曆程及其在多體動力學仿真領域的獨特優勢。您將瞭解MD ADAMS的核心功能模塊,包括建模、求解、分析和後處理,並認識到它在機械係統仿真方麵的強大能力。本章還將簡要介紹MD ADAMS與其他CAE軟件的集成應用,以及它在不同行業中的典型應用場景。 第二章:MD ADAMS軟件的安裝與基本操作 在正式開始建模與仿真之前,掌握軟件的安裝和基本操作是至關重要的。本章將詳細指導您完成MD ADAMS軟件的安裝步驟,並介紹其用戶界麵布局、菜單結構以及常用的工具欄選項。 您將學習如何創建新的項目,設置單位製,以及熟悉軟件的基本導航方式,例如視圖的縮放、平移和鏇轉。此外,本章還將介紹MD ADAMS的常用快捷鍵和一些個性化設置,以幫助您提高操作效率。 第三章:MD ADAMS建模基礎:零件與約束的創建 建模是虛擬樣機仿真的基礎。本章將深入講解MD ADAMS中的零件(Part)創建。您將學習如何導入外部CAD模型(如STEP、IGES等格式),以及如何在MD ADAMS環境中直接創建簡單的幾何體,如立方體、球體、圓柱體等。 同時,本章還將詳細介紹MD ADAMS中的各種約束(Constraint)類型,它們是連接零件、定義運動自由度的關鍵。您將學習如何應用平移約束、鏇轉約束、通用約束、固定約束等,並通過實際案例理解不同約束的適用場景和應用方法。 第四章:多體係統建模:組件、連接件與載荷的定義 在掌握瞭零件和約束的基本操作後,本章將引導您構建復雜的多體係統。您將學習如何將創建好的零件組織成組件(Assembly),以及如何定義組件之間的連接關係。 此外,本章還將介紹連接件(Joint)的概念,包括球鉸、萬嚮鉸、滑動鉸、齒輪嚙閤等,並演示如何在模型中添加和配置這些連接件,以模擬真實的機械連接。最後,本章還將介紹如何為模型施加各種載荷(Force),如重力、彈簧力、阻尼力、用戶自定義力等,這些載荷是驅動係統運動的關鍵因素。 第五章:仿真設置與求解器選擇 搭建好模型之後,下一步就是進行仿真分析。本章將詳細講解仿真設置中的各項參數。您將學習如何定義仿真時間、時間步長、輸齣頻率等,這些參數直接影響仿真的精度和計算效率。 本章還將深入介紹MD ADAMS提供的多種求解器(Solver),包括靜態求解器、動態求解器、隱式求解器、顯式求解器等。您將理解不同求解器的適用範圍和特點,並學會根據仿真需求選擇最閤適的求解器,以獲得穩定、準確的仿真結果。 第六章:靜態分析與動力學分析 本章將重點介紹MD ADAMS的兩大基本仿真類型:靜態分析和動力學分析。 靜態分析主要用於計算係統在穩態載荷下的應力、變形和位移等。您將學習如何設置靜態分析,包括載荷的施加、邊界條件的定義以及結果的後處理。 動力學分析是MD ADAMS的核心功能之一,用於模擬係統在時變載荷作用下的運動行為。本章將詳細講解動力學仿真的設置流程,包括運動學分析、動力學分析以及振動分析。您將學習如何觀察和分析係統的位移、速度、加速度、力以及力矩等仿真結果。 第七章:後處理技術:結果的可視化與分析 仿真結束後,對結果的有效分析和可視化是理解係統行為的關鍵。本章將深入講解MD ADAMS強大的後處理功能。 您將學習如何使用多種圖錶工具,如綫圖、散點圖、柱狀圖等,來展示和分析仿真過程中的各種數據。同時,本章還將介紹如何創建動畫,直觀地展示係統的運動過程,並方便地進行故障診斷和設計驗證。此外,您還將學習如何進行數據篩選、麯綫擬閤以及導齣仿真結果到其他格式,以供進一步分析。 第八章:高級建模技術:柔性體與接觸仿真 為瞭更真實地模擬工程係統的行為,本章將介紹MD ADAMS的高級建模技術。 您將學習如何將剛性零件轉化為柔性體(Flexible Body),以便在仿真中考慮零件的變形和彈性行為。本章將介紹柔性體建模的原理,包括如何導入模態分析結果,以及如何在MD ADAMS中配置和使用柔性體。 此外,本章還將深入講解接觸仿真(Contact Simulation)。您將學習如何定義零件之間的接觸關係,包括接觸類型、接觸參數以及接觸力的計算。通過接觸仿真,可以模擬零件之間的碰撞、摩擦等復雜相互作用,這在許多應用中至關重要。 第九章:多體係統參數化建模與優化 參數化建模是提高建模效率和實現設計優化的重要手段。本章將介紹如何在MD ADAMS中創建參數化模型,即通過變量來控製模型的幾何尺寸、連接件屬性、載荷大小等。 您將學習如何定義設計變量,設置變量的取值範圍,以及如何利用MD ADAMS的優化模塊進行參數優化。通過優化,可以找到使係統性能達到最優的設計參數組閤,例如最小化能量消耗、最大化輸齣功率或最小化振動。 第十章:MD ADAMS與其他CAE軟件的集成應用 在實際工程項目中,MD ADAMS往往需要與其他CAE軟件進行集成,以實現更全麵的仿真分析。本章將介紹MD ADAMS與其他主流CAE軟件的集成方法。 您將學習如何將MD ADAMS與其他有限元分析(FEA)軟件(如ANSYS、ABAQUS)進行耦閤,實現多物理場仿真。例如,將FEA得到的柔性體模型導入MD ADAMS進行動力學仿真,或者將MD ADAMS的仿真結果作為載荷施加到FEA模型中進行應力分析。此外,本章還將介紹MD ADAMS與其他係統仿真軟件(如MATLAB/Simulink)的集成,以實現更復雜的控製係統與機械係統協同仿真。 第十一章:實際案例分析:汽車懸架係統仿真 本章將通過一個詳細的汽車懸架係統仿真案例,將前麵章節所學的知識融會貫通。您將跟隨步驟,從建立汽車模型、定義懸架連接件、施加路麵載荷,到進行動力學仿真,並最終對仿真結果進行分析。 通過這個實際案例,您將深刻理解MD ADAMS在汽車工程領域的應用價值,例如評估懸架的舒適性、操控性和穩定性。本書將逐步展示如何設置模型、調整參數,以及如何解讀仿真結果,從而解決實際工程問題。 第十二章:實際案例分析:機器人機構仿真 另一項重要的實際應用是機器人機構仿真。本章將通過一個機器人手臂的仿真案例,進一步鞏固您的MD ADAMS應用技能。 您將學習如何建立機器人連杆模型、定義關節約束、施加控製力矩,並進行運動學和動力學仿真。通過分析仿真結果,您可以評估機器人的運動軌跡、速度、加速度以及關節力矩,從而優化機器人設計,提高其工作效率和精度。 附錄:附光盤內容說明 本書配套提供一張光盤,其中包含: MD ADAMS軟件試用版/教學版(若適用): 根據授權情況,光盤可能包含MD ADAMS軟件的試用版或為教學目的提供的版本。 書中案例模型的源文件: 光盤中提供瞭本書中所有案例的MD ADAMS模型源文件,方便讀者直接打開、學習和修改。 相關技術文檔和教程: 包含MD ADAMS官方提供的部分技術文檔、操作手冊以及額外的教程資源,供讀者深入學習。 常用工具和插件: 可能包含一些輔助建模或後處理的常用工具或插件。 總結 《計算機輔助分析(CAE)係列:MD ADAMS虛擬樣機從入門到精通》是一本集理論、實踐、案例於一體的MD ADAMS學習指南。本書內容循序漸進,圖文並茂,旨在幫助廣大工程師、技術人員、在校學生以及CAE愛好者,係統掌握MD ADAMS軟件的各項功能,並能獨立完成復雜的虛擬樣機建模與仿真分析。通過本書的學習,您將能夠更高效、更準確地進行機械係統設計與優化,為您的工程項目帶來切實的價值。