ADAMSView虛擬樣機仿真分析

第5章ADAMS/View虛擬樣機仿真分析

5.1ADAMS/View函數(shù)

5.2設計變量的創(chuàng)建

5.3虛擬樣機參數(shù)化

5.4約束函數(shù)的創(chuàng)建

5.5目標函數(shù)的創(chuàng)建

5.6仿真劇本創(chuàng)建

5.7虛擬樣機優(yōu)化分析設置

5.8求解器（Optimizer）設置

5.9圖形顯示（Display）設置

5.10文件輸出（Output）設置

5.11檢查參數(shù)化分析結果ADAMSView虛擬樣機仿真分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!5.1ADAMS/View函數(shù)ADAMS/View函數(shù)包括設計過程函數(shù)（Design-timefunctions）和運行過程函數(shù)（Run-timefunctions）。設計過程函數(shù)用于在優(yōu)化設計過程中構造參數(shù)化的樣機模型，ADAMS/View僅在樣機的建模設計階段計算設計過程函數(shù)的值。除優(yōu)化分析和設計研究分析以外，設計過程函數(shù)值在仿真分析過程中是固定的。設計過程函數(shù)包括：數(shù)學函數(shù)、位置和方向函數(shù)、模型函數(shù)、數(shù)組和矩陣函數(shù)、字符串函數(shù)、數(shù)據(jù)庫函數(shù)等。運行過程函數(shù)用于定義仿真狀態(tài)之間的約束關系，ADAMS僅在仿真分析過程中更新運行過程函數(shù)值。ADAMS提供的運行過程函數(shù)包括：位移函數(shù)、速度函數(shù)、加速度函數(shù)、接觸函數(shù)、樣條函數(shù)、作用力函數(shù)、產(chǎn)生力函數(shù)、數(shù)學函數(shù)、數(shù)據(jù)單元存取、用戶自編子程序調(diào)用、參數(shù)和變量等。ADAMSView虛擬樣機仿真分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!

ADAMS/View函數(shù)表達式語法1．數(shù)據(jù)類型所有的操作數(shù)和參與表達式運算的參數(shù)都是一定類型的數(shù)據(jù)，ADAMS/View支持5種類型的數(shù)據(jù)，整數(shù)（Integer），實數(shù)（Real），字符串（String），數(shù)據(jù)庫對象（Object），矩陣（Matrix）。2．數(shù)據(jù)格式在ADAMS/View中有4種數(shù)據(jù)格式：常數(shù)、符號常數(shù)、函數(shù)、數(shù)據(jù)庫對象及其分量值。（1）常數(shù)，例如:5（整數(shù)）、5.2（實數(shù)）、“x”（字符串）、.model_1.part_2.marker_1（對象）、{“x”，“y”}（字符串矩陣）、{[1,2]，[3,4]，[5,6]}（實數(shù)矩陣）等。（2）符號常數(shù)，符號常數(shù)定義了一些常用的數(shù)值，表5-1列出了ADAMS/View的符號常數(shù)。ADAMSView虛擬樣機仿真分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!4．運算符ADAMS/View允許用戶使用運算符將進行各種基本函數(shù)組合運算，形成新的函數(shù)，其包括以下類型：（1）算術運算符（表5-2所示），包括分組、取負、求冪、加、減、乘、除等。運算優(yōu)先級別表示當表達式包含多個操作符時，先執(zhí)行那個操作符。（2）關系運算符（表5-3所示），用以較兩個同樣類型的對象，如果兩個對象的關系與關系運算符一致，則表達式返回值為True，否則返回False。（3）邏輯運算符（表5-4所示），對兩個邏輯值進行運算，并返回一個邏輯值。（4）字符串/矩陣連接運算符//，如果被連接的對象中有一個是字符串，則另一個對象作為字符串連接。如果被連接的對象中有一個或兩個是矩陣，則連接后是一個具有相同元素的矩陣。ADAMSView虛擬樣機仿真分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!2．用戶自定義的編譯函數(shù)編譯函數(shù)可以用VC語言編寫，然后通過編譯同ADAMS/View連接，產(chǎn)生編譯函數(shù)的方法如下：（1）在Path/aview/user_subs目錄中復制源代碼的模板文件（Path表示ADAMS2007程序的安裝目錄）vc_init_usr.c。（2）通過修改模板文件編寫自定義的函數(shù)，然后進行調(diào)試。（3）將新的函數(shù)添加到注冊子程序中。（4）用ADAMS/View對新函數(shù)和修改后的注冊子程序進行連接。（5）在表達式中使用新的函數(shù)。ADAMSView虛擬樣機仿真分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!

ADAMS/View運行過程函數(shù)1．位移函數(shù)位移函數(shù)返回兩個坐標標記之間的線位移或角位移的矢量分量值，在仿真分析過程中，可以利用位移函數(shù)獲得對象的位移測量值。位移函數(shù)用途如下：（1）繪制位移測量圖。（2）產(chǎn)生與位移有關的方程式。（3）監(jiān)控對象的位移，當位移達到一定值時，觸發(fā)特定的事件。ADAMSView虛擬樣機仿真分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!4．接觸函數(shù)接觸函數(shù)用于定義碰撞力，在定義不同物體發(fā)生間歇的接觸現(xiàn)象時，接觸函數(shù)非常有用。5．樣條函數(shù)樣條函數(shù)是一種插值方法，通過樣條函數(shù)可以獲得曲線和曲面在已知數(shù)據(jù)點之間的數(shù)值。在仿真過程中，可以通過樣條函數(shù)定義一個滿足所有數(shù)據(jù)點的光滑函數(shù)。樣條函數(shù)用途如下：（1）用實驗數(shù)據(jù)來定義運動。（2）用實驗數(shù)據(jù)來定義力。（3）繪制通過數(shù)據(jù)點的光滑曲線。ADAMSView虛擬樣機仿真分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!8．數(shù)學函數(shù)數(shù)學函數(shù)可以應用于數(shù)值和矩陣運算，如果輸入的是數(shù)值，則返回數(shù)值。輸入的是矩陣，則返回矩陣。10．用戶自編子程序用戶自編子程序調(diào)用功能用于同用戶自編子程序交換數(shù)據(jù)，通過同自編子程序的數(shù)據(jù)交換，可以定義參數(shù)化的子程序。9．數(shù)據(jù)單元數(shù)據(jù)單元存取用于存取通用系統(tǒng)的各種狀態(tài)值，例如：數(shù)值、矩陣值、微分值和積分值等。ADAMSView虛擬樣機仿真分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!5.3設計變量創(chuàng)建選擇設計變量的類型選擇設計變量是否取任意值設計變量的初始值及其范圍設置顯示參數(shù)選擇單位在參數(shù)化分析過程中，使用設計變量可以使ADAMS/View自動地進行一系列的仿真分析。設計變量創(chuàng)建的方式有兩種：一種是使用設計變量創(chuàng)建對話框，另一種是使用右鍵彈出菜單中的CreateDesign

Variable命令。

ADAMSView虛擬樣機仿真分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!構件位置的參數(shù)化ADAMS/View提供了兩種位置參數(shù)化工具：位置函數(shù)f（x），控制模型對象的位置；方向函數(shù)f（θ)，控制模型對象的方向。在主工具箱中用鼠標右鍵單擊位置/方向工具，顯示位置方向設置工具集,其中包括位置函數(shù)f（x）工具。集和方向函數(shù)f（θ）工具，。

1．位置函數(shù)f(x)應用位置函數(shù)f(x)工具可以完成以下任務：（1）建立某個設計點或標記點的位置約束。（2）保持或破壞原有的對象的位置約束。（3）強制將對象約束在某個設計點或標記點上。（4）指定模型對象相對某個設計點或標記點的距離。

ADAMSView虛擬樣機仿真分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!。

2．方向函數(shù)f(θ)應用方向函數(shù)f(θ)可以創(chuàng)建標記點、力或運動副等目標對象與某個標記點的方向約束關系。單擊f(θ)出現(xiàn)三種選項：SameAs：該選項使用方法意義和位置函數(shù)f(x)一樣，只是此時約束的是方向；AlongAxis：該選項僅對所約束對象的一個坐標軸產(chǎn)生方向約束；InPlane：該選項可以對所約束對象的兩個坐標軸產(chǎn)生方向約束，使用該選項，將被約束對象的個坐標軸指向選擇的標記點，被約束對象的第二個坐標軸指向所選的第二個標記點，最后ADAMS/View自動通過右手法則確定第三個坐標軸的方向。ADAMSView虛擬樣機仿真分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!5.4約束函數(shù)創(chuàng)建在進行優(yōu)化設計時，可以創(chuàng)建優(yōu)化約束來限制優(yōu)化目標對象的數(shù)值范圍。通常優(yōu)化設計可以允許變量在無限的范圍內(nèi)變化，確保獲得最優(yōu)化參數(shù)配置。但是這種優(yōu)化往往是不現(xiàn)實的，因為模型的重量、尺寸、速度和力等一般特性也是優(yōu)化設計的約束條件。優(yōu)化分析中約束函數(shù)的定義類似于目標函數(shù)。在優(yōu)化分析中，ADAMS/View能保證約束函數(shù)的計算值總是負的，因此不會與目標函數(shù)混合。選擇目標函數(shù)定義類型選項欄中選擇目標函數(shù)的計算方法ADAMSView虛擬樣機仿真分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!5.6仿真劇本創(chuàng)建使用仿真劇本進行模型仿真分析，可以實現(xiàn)一些交互式仿真分析所不能實現(xiàn)的操作。選擇仿真方式播放設置ADAMSView虛擬樣機仿真分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!試驗設計分析試驗設計，是指一個關于試驗計劃實施過程與結果分析統(tǒng)計方式的集合名詞?？梢苑治龆鄠€設計參數(shù)同時變化對樣機的影響。仿真分析劇本名稱選擇研究的目標輸入變量數(shù)選擇試驗設計的方法ADAMSView虛擬樣機仿真分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!優(yōu)化設置通過如圖5-11所示的SolverSettings對話框進行設置，在使用優(yōu)化分析對話框時，單擊底部Optimizer按鈕，即可出現(xiàn)優(yōu)化設置對話框。5.8求解器（Optimizer）設置ADAMSView虛擬樣機仿真分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!在優(yōu)化分析對底部單擊Display按鈕，如圖5-13所示。輸出類別（OutputCategory）有7種選項，分別是：File分析文件輸出設置；DatabaseStorage存儲數(shù)據(jù)設置；Results（.res）options結果選項設置；Results（.res）Content結果內(nèi)容設置；Output（.out）Content輸出內(nèi)容設置；Message（.msg）Content信息內(nèi)容設置；DurabilityFiles耐久性文件設置。用戶可選擇不同的輸出類別，并在相應的對話框中設置。5.10文件輸出（Output）設置ADAMSView虛擬樣機仿真分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!保存和刪除參數(shù)化分析結果在默認條件下，ADAMS/View僅保存最后一次參數(shù)化分析的結果。如果需要保存指定的參數(shù)化分析結果，有兩種方法：一是在設置對話框中選擇自動地永久保存所有的參數(shù)化結果；二是有選擇地保存參數(shù)化分析結果。ADAMSView虛擬樣機仿真分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!創(chuàng)建分析結果數(shù)據(jù)表格分析結果數(shù)據(jù)表格含有以下內(nèi)容：（1）對樣機的描述；（2）測量或目標；（3）約束；（4）在仿真分析中使用的設計變量；（5）每次試驗或迭代的變量值。ADAMSView虛擬樣機仿真分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!創(chuàng)建分析結果數(shù)據(jù)表格分析結果數(shù)據(jù)表格含有以下內(nèi)容：（1）對樣機的描述；（2）測量或目標；（3）約束；（4）在仿真分析中使用的設計變量；（5）每次試驗或迭代的變量值。ADAMSView虛擬樣機仿真分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!3．訪問數(shù)據(jù)庫用戶可以通過訪問數(shù)據(jù)庫查找需要的數(shù)據(jù)，再利用這些數(shù)據(jù)生成新的數(shù)據(jù)。例如：根據(jù)一個構件的速度去計算另一個構件的速度；根據(jù)兩坐標系的位置，計算連接的方向。在ADAMS程序中，用“.”來表示數(shù)據(jù)庫中對象名稱的路徑。對象名稱的表示方式有兩種：一是用對象的根路徑表示，另一種是用相對路徑表示。（3）函數(shù)，函數(shù)是由一些自變量組成的表達式，例如：SIN（），COS（），TAN（）等。（4）數(shù)據(jù)庫對象及其分量值通過表達式，可存取數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，包括字符串、實數(shù)、整數(shù)、數(shù)據(jù)庫對象、數(shù)組等。ADAMSView虛擬樣機仿真分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!

ADAMS/View設計過程函數(shù)1．用戶自定義的解釋函數(shù)解釋函數(shù)由若干插入了表達式的語句組成，可以在命令窗口中產(chǎn)生。使用解釋函數(shù)時，ADAMS將用戶的參數(shù)代入對應的參數(shù)名稱所在的函數(shù)語句中（產(chǎn)生解釋函數(shù)時，必須詳細說明函數(shù)的語句和參數(shù)名稱）。例如：functioncreatefunction_name=MID_PT&text_of_expresslon=“LOC_ALONG_LINE（O1，O2，DM（O1，O2））”&argument_names=“O1”，“O2”&type=location_orientationADAMSView虛擬樣機仿真分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!3．系統(tǒng)提供的函數(shù)ADAMS/View提供了二百多個設計過程函數(shù)，函數(shù)構造對話框中列出所有系統(tǒng)支持的函數(shù)。系統(tǒng)提供的設計過程函數(shù)包括：數(shù)學函數(shù)（MathFunctions）、位置和方向函數(shù)（Location/Orientation）、模型函數(shù)（ModelingFunctions）、數(shù)組和矩陣函數(shù)（Matrix/arrayFunctions）、字符串函數(shù)（StringFunctions）、數(shù)據(jù)庫函數(shù)（DatabaseFunctions）、其他函數(shù)（MiscellaneousFunctions）等8大類，附錄2中列出了系統(tǒng)提供的常用設計過程函數(shù)。ADAMSView虛擬樣機仿真分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!2．速度函數(shù)速度函數(shù)返回兩個坐標標記之間的線速度或角速度的矢量分量值，在仿真分析過程中，可以利用速度函數(shù)獲取對象的速度測量值。速度函數(shù)的應用場合包括：（1）繪制速度測量圖。（2）產(chǎn)生與速度有關的方程式。（3）監(jiān)控對象的速度，當速度達到一定值時，觸發(fā)特定的事件。3．加速度函數(shù)加速度函數(shù)返回兩個坐標標記之間的線加速度或角加速度的矢量分量值，在仿真分析過程中，可以利用加速度函數(shù)獲取對象的加速度測量值。加速度函數(shù)的應用場合包括：（1）繪制加速度測量圖。（2）產(chǎn)生與加速度有關的方程式。（3）監(jiān)控對象的加速度，當加速度達到一定值時，觸發(fā)特定的事件。ADAMSView虛擬樣機仿真分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!6．對象函數(shù)對象函數(shù)中使用的力函數(shù)用于返回由模擬單元產(chǎn)生的瞬時力，包括由于約束和運動產(chǎn)生的力、諸如彈簧阻尼和軸襯等連接產(chǎn)生的力、作用力等。對象函數(shù)用途如下：：（1）繪制力的測量圖。（2）產(chǎn)生與力有關的方程式。（3）監(jiān)控對象的力，當力達到一定值時，觸發(fā)特定的事件。7．合力函數(shù)合力函數(shù)返回兩個標記之間的作用力和反作用力的總合力，或者是僅作用在一個標記上的作用力的合力。ADAMSView虛擬樣機仿真分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!5.2ADAMS/View函數(shù)創(chuàng)建過程為了能夠方便構建函數(shù)，ADAMS/View提供了一個使用方便的構造函數(shù)對話框，如圖5-1所示。根據(jù)正在進行的不同操作，進入構造函數(shù)對話框的方法也不同，ADAMS/View顯示的構造函數(shù)對話框，分為表達式和運行過程函數(shù)兩種工作方式。計算函數(shù)值表達式輸入函數(shù)目錄和列表獲得對象名稱及其相關數(shù)據(jù)繪制函數(shù)圖形ADAMSView虛擬樣機仿真分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!5.3虛擬樣機的參數(shù)化

表達式應用表達式是最基本的參數(shù)化方式，當表達式中的某一個變量值變化時，ADAMS/View將自動更新表達式的值。ADAMS/View表達式可以包括：常數(shù)、標準的數(shù)學運算符、數(shù)學函數(shù)、ADAMS/View中預定義的特殊函數(shù)、樣機模型中性能參數(shù)等。表達式參數(shù)化方法如下：（1）直接在參數(shù)文本框中輸入表達式。（2）利用ADAMS/View函數(shù)生成器編輯表達式。

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（a） （b）圖5-3Maintain選項作用示意圖（a） (b)圖5-4Collapse選項作用示意圖ADAMSView虛擬樣機仿真分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!設計點的參數(shù)化。

設計點參數(shù)化是參數(shù)化方式中最簡單實用的方式。在建模時，首先根據(jù)虛擬樣機幾何實體建模的需要，創(chuàng)建若干設計點，這些設計點可以作為創(chuàng)建幾何實體的基準點，然后利用這些設計點創(chuàng)建新構件，此時ADAMS/View自動為新構件創(chuàng)建必要的表達式以約束構件和設計點之間的關系。在創(chuàng)建設計點時，如使用AttachNear，則可以在已存在的設計點上創(chuàng)建新的設計點，ADAMS/View使用LOC_RELATIVE函數(shù)為新的設計點創(chuàng)建位置約束表達式。ADAMSView虛擬樣機仿真分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!5.5目標函數(shù)的創(chuàng)建在進行參數(shù)化仿真分析時需要測量ADAMS/View能夠計算的虛擬樣機模型的某一特性，這在優(yōu)化設計中稱為目標函數(shù)，在試驗設計中稱為響應特性。選擇約束函數(shù)定義類型選項欄中選擇約束函數(shù)的計算方法ADAMSView虛擬樣機仿真分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!5.7虛擬樣機優(yōu)化分析設置設計研究分析Designstudy：設計研究。每次只分析一個設計參數(shù)變化對樣機的影響。在參數(shù)設定范圍內(nèi)，每次取一個不同的設計參數(shù)值自動進行仿真分析，完成設計研究后以報表的形式列出每次分析的數(shù)據(jù)結果。仿真分析劇本名稱選擇研究的目標輸入設計研究所使用的設計變量名稱輸入設計變量水平的數(shù)量ADAMSView虛擬樣機仿真分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!優(yōu)化設計分析Optimization是ADAMS/View提供的一種方便快捷的仿真分析工具。優(yōu)化設計需要在滿足各種設計條件和指定的變量變化范圍內(nèi)，通過自動選擇設計變量值，由分析程序求解目標函數(shù)的最優(yōu)值。優(yōu)化設計的目標函數(shù)可以是一個數(shù)值表達式，也可以是特殊的數(shù)學模型。輸入變量名選擇目標對象的極值選項ADAMSView虛擬樣機仿真分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!在優(yōu)化分析對底部單擊Display按鈕，如圖5-12所示：（1）ShowMessages：控制是否顯示分析結果模型信息。（2）UpdateGraphics:（圖像更新設置）：（3）DesignEvaluationDisplay（圖表