第四章 部件和坐標(biāo)系.ppt

1、MSC.Software 公司成都辦事處,MSC.ADAMS 初級(jí)培訓(xùn)教程,2010年11月,（ADM701 教程講解及練習(xí)）,Part Number: ADAM*V2005*Z*FSP*Z*SM-ADM701-NT1,4.0 部件和坐標(biāo)系,本章內(nèi)容： 坐標(biāo)系 部件坐標(biāo)系 坐標(biāo)系標(biāo)記點(diǎn) 部件和幾何外形之間的關(guān)系 部件、幾何外形和標(biāo)記點(diǎn) ADAMS/View 中部件的類型 部件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 測(cè)試,坐標(biāo)系,坐標(biāo)系（coordinate system ）的意義 坐標(biāo)系是定義運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析量必要的測(cè)試對(duì)象。,坐標(biāo)系 (續(xù)),坐標(biāo)系的類型 Global coordinate system (GC

2、S)：全局坐標(biāo)系 屬于大地部件。 定義整個(gè)模型的絕對(duì)參考點(diǎn)（0，0，0）和坐標(biāo)軸的方向，用來生成其它的局部坐標(biāo)系。 Local coordinate systems (LCS)：局部坐標(biāo)系 Part coordinate systems (PCS)：部件坐標(biāo)系 Markers：坐標(biāo)系標(biāo)記點(diǎn),部件坐標(biāo)系,部件坐標(biāo)系 (PCS)的定義 生成可動(dòng)部件時(shí)自動(dòng)定義。 每個(gè)部件只有一個(gè)部件坐標(biāo)系 部件坐標(biāo)系的位置和方向通過相對(duì)于GCS的位置和方向來定義。 初始生成時(shí)，每個(gè)可動(dòng)部件的PCS與GCS的位置和方向相同。,坐標(biāo)系標(biāo)記點(diǎn)(Marker),坐標(biāo)系標(biāo)記點(diǎn)的定義 屬于一個(gè)可動(dòng)部件并隨部件一起運(yùn)動(dòng)。 一個(gè)可

3、動(dòng)部件上可以包含若干個(gè)標(biāo)記點(diǎn)。 其位置和方向可以相對(duì)于GCS和PCS的位置和方向角度來定義。,坐標(biāo)系標(biāo)記點(diǎn)(續(xù)),坐標(biāo)系標(biāo)記點(diǎn)的定義(續(xù)) 當(dāng)需要一個(gè)唯一的位置，比如： 一個(gè)部件質(zhì)心的位置。 幾何外形的定位點(diǎn)。 當(dāng)需要一個(gè)唯一的方向，比如： 可動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的相對(duì)坐標(biāo)軸的方向。 約束的方向。 施加載荷的方向的定義。 在 ADAMS/View中，按照缺省的方式，所有的標(biāo)記點(diǎn)的位置和方向都是相對(duì)于GCS來定義的。,部件和幾何外形之間的關(guān)系,部件 定義可以相對(duì)于其它的物體運(yùn)動(dòng)的可動(dòng)物體（剛性體或彈性體），該對(duì)象包含以下特性： 質(zhì)量 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 初始的位置和方向 (PCS) 初始的速度 幾何外形 為了

4、可視化的效果加在可動(dòng)部件上，比如： 長(zhǎng)度 半徑 寬度 對(duì)于大多數(shù)的仿真分析來說，幾何外形是不需要的 注意：某些分析中包含碰撞問題，而碰撞力的定義需要依據(jù)幾何外形來確定碰撞力的大小，有關(guān)這個(gè)問題，我們將在 Hatchback IV 部分進(jìn)行討論。,部件和幾何外形之間的關(guān)系(續(xù)),.model_1.UCA.cyl_1 (Geometry),.model_1.UCA.sphere_1 (Geometry),.model_1.UCA (Part),部件、幾何外形和標(biāo)記點(diǎn),MSC.ADAMS中對(duì)象的依存關(guān)系 要理解ADAMS/View中部件、幾何外形和標(biāo)記點(diǎn)之間的關(guān)系，有必要先了解下圖所示的對(duì)象之間的依

5、存關(guān)系：,mar_1,cyl,cm,sph,mar_2,部件、幾何外形和標(biāo)記點(diǎn)(續(xù)),單擺,ADAMS/VIEW中部件的類型,剛性體(Rigid body) 可以運(yùn)動(dòng)，具有六個(gè)自由度 具有質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等力學(xué)性質(zhì) 不能變形 彈性體(Flexible body) 可以運(yùn)動(dòng) 具有質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等力學(xué)性質(zhì) 受到外力時(shí)會(huì)產(chǎn)生變形 點(diǎn)質(zhì)量(Point mass) 可以運(yùn)動(dòng)，但只有三個(gè)自由度 具有質(zhì)量，但不考慮幾何外延 大地(Ground part) 每個(gè)模型中必須存在，且在進(jìn)入ADAMS/View 后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成 定義絕對(duì)坐標(biāo)系(GCS)及坐標(biāo)原點(diǎn)，并且在仿真過程中始終靜止不動(dòng) 在計(jì)算速度和加速度時(shí)起

6、著慣性參考坐標(biāo)系的作用,部件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量性質(zhì) ADAMS/View 只對(duì)三維的剛性體自動(dòng)地計(jì)算其質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量性質(zhì) ADAMS/View 依據(jù)該部件的幾何體積和密度或材料計(jì)算該部件的總質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 你可以手工改變部件的這些性質(zhì) ADAMS/View 相對(duì)于一個(gè)代表部件質(zhì)心的標(biāo)記點(diǎn)(cm)來定義部件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，該標(biāo)記點(diǎn)的三個(gè)坐標(biāo)軸代表該部件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的三個(gè)主慣性軸，因此定義轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Ixx, Iyy, Izz 你可以修改該坐標(biāo)系的位置和方向。,部件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(續(xù)),Part 1,cm marker,cm marker (shifts as new geometry

7、is added to the part),Part 1,測(cè)試,MSC.ADAMS中的測(cè)試 代表你想要在仿真過程中關(guān)注的一些量，比如： 某部件上一點(diǎn)的位移、速度、加速度 約束反力 兩個(gè)物體之間的夾角 其它使用用戶函數(shù)定義的數(shù)據(jù)結(jié)果 在仿真過程中捕捉不同時(shí)刻點(diǎn)的測(cè)試值數(shù)據(jù),測(cè)試(續(xù)),在對(duì)象中可以直接定義的測(cè)試 對(duì)于模型中的部件、載荷和約束可以直接建立一些測(cè)試，如：,練習(xí) 4 下落的石塊,問題描述 找到一個(gè)石塊下落 1 秒后的位移、速度和加速度，該石塊的初始速度為 0 ，只受重力作用。,練習(xí) 4 下落的石塊,練習(xí)開始 首先在目錄 exercise_dir/mod_04_falling_stone

8、下啟動(dòng)ADAMS/View并建立一個(gè)模型。在該目錄下運(yùn)行 ADAMS/View 可以保證所有的數(shù)據(jù)文件都存儲(chǔ)在那個(gè)目錄下。 要開始練習(xí)： 啟動(dòng) ADAMS/View。 在出現(xiàn)的 Welcome 對(duì)話窗口內(nèi)： 在標(biāo)題 How would you like to proceed 下選擇 Create a new model 將目錄設(shè)為 exercise_dir/mod_04_falling_stone 模型的名稱為 projectile。 注意 Gravity 是 Earth Normal (-Global Y) 注意 Units 使 MMKS - mm, Kg, N, s, deg。 選擇 OK

9、.,練習(xí) 4 下落的石塊,建立石塊（stone） 使用工具 Sphere 生成一個(gè)球心在坐標(biāo)原點(diǎn)半徑為 50 mm 的石塊（Stone）部件。你需要將部件的名稱改為stone并設(shè)置其質(zhì)量為 1 kg。 要建立石塊： 在生成球體時(shí)要顯示坐標(biāo)值，這樣你可以知道其尺寸，從菜單 View 下選擇 Coordinate Window。 將光標(biāo)移至主工具箱內(nèi) Rigid Body 工具包內(nèi)點(diǎn)擊右鍵，然后選擇工具 Sphere 。 按照狀態(tài)欄內(nèi)的提示先選擇球心在坐標(biāo)原點(diǎn)然后移動(dòng)鼠標(biāo)直至生成一個(gè)半徑為 50 mm 的球體。,練習(xí) 4 下落的石塊,要將該部件改名為 stone： 將光標(biāo)移至該球體，點(diǎn)擊鼠標(biāo)的右鍵

10、，在出現(xiàn)的窗口內(nèi)指向 Part:PART_2然后選擇 Rename。 在 New Name 文本窗口內(nèi)，輸入 .projectile.Stone，然后選擇 OK。 要將該部件的質(zhì)量設(shè)置為 1 kg： 將光標(biāo)移至該球體，點(diǎn)擊鼠標(biāo)的右鍵，在出現(xiàn)的窗口內(nèi)指向 Part:Stone，然后選擇 Modify。 在 Define Mass by 文本窗口內(nèi)，選擇 User Input。 如果出現(xiàn)警告的信息窗口，現(xiàn)在 Close。 在 Mass 一欄內(nèi)輸入 1.0。 選擇 OK。,練習(xí) 4 下落的石塊,對(duì)下落的石塊生成測(cè)試 要計(jì)算石塊質(zhì)心點(diǎn)在g方向即垂直方向的位移、速度和加速度，你將生成三個(gè)對(duì)部件對(duì)象的測(cè)試

11、，你將設(shè)置測(cè)試為 Y 方向的測(cè)試。 要計(jì)算石塊在 g 方向的位移： 將光標(biāo)移至該球體，點(diǎn)擊鼠標(biāo)的右鍵，在出現(xiàn)的窗口內(nèi)指向 Part:Stone，然后選擇 Measure。 在 Measure Name 一欄輸入 displacement。 設(shè)置 Characteristic 為 CM position。 設(shè)置 Component 為 Y。 選擇 Create Strip Chart。 選擇 OK。 出現(xiàn)一個(gè)測(cè)試的曲線圖。 曲線圖中是空的，因?yàn)槟阈枰\(yùn)行一次仿真，以便 ADAMS/View 能夠有必要的信息生成曲線。,練習(xí) 4 下落的石塊,要計(jì)算石塊在 g 方向速度的測(cè)試： 右鍵點(diǎn)擊 stone

12、, 然后選擇 Measure。 在 Measure Name 一欄內(nèi)輸入 velocity。 設(shè)置 Characteristic 為 CM velocity。 設(shè)置 Component 為 Y. 選擇 Create strip chart。 選擇 OK. 要計(jì)算石塊在 g 方向加速度的測(cè)試： 按照上面的指導(dǎo)，除了在 Measure Name 一欄內(nèi)輸入 acceleration 和 Characteristic 為 CM acceleration。,練習(xí) 4 下落的石塊,校驗(yàn)?zāi)Ｐ?現(xiàn)在你將校驗(yàn)?zāi)愕哪Ｐ?。?dāng)你校驗(yàn)?zāi)Ｐ蜁r(shí)， ADAMS/View 將檢查錯(cuò)誤的初始條件，比如：不一致的約束，未約束的部

13、件或在動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)中無質(zhì)量的部件并給出模型中可能出現(xiàn)問題的警示。 要校驗(yàn)?zāi)Ｐ? 在狀態(tài)欄的右下角，右鍵點(diǎn)擊 Information 工具包 并選擇工具 Verify 。 在出現(xiàn)的信息窗口內(nèi)，檢查一下模型已經(jīng)被成功的校驗(yàn)。 關(guān)閉信息窗口。,練習(xí) 4 下落的石塊,設(shè)置并運(yùn)行一次仿真 現(xiàn)在你需要將顯示區(qū)域放大以便在仿真時(shí)下落的石塊清晰可見。然后進(jìn)行一次 1 秒 50 步的仿真。 要放大顯示區(qū)域： 現(xiàn)在 選擇工具 以在工具箱內(nèi)顯示控制視圖的工具。 選擇工具 Zoom , 并在視窗內(nèi)點(diǎn)擊左鍵再拖動(dòng)光標(biāo)直至整個(gè)工作網(wǎng)格全部可見為止。 選擇工具 Translate , 并拖動(dòng)整個(gè)工作網(wǎng)格到屏幕的頂部。,練習(xí)

14、4 下落的石塊,要運(yùn)行 1 秒 50 步的仿真: 在主工具箱內(nèi)選擇工具 Simulation . 在 End Time 一欄內(nèi)輸入 1.0 ，在 Steps 一欄內(nèi)輸入 50. 選擇 工具 Play . 隨著石塊的下落， ADAMS/View 同時(shí)顯示相應(yīng)的位移、速度和加速度的數(shù)據(jù)及曲線圖顯示。 當(dāng)仿真結(jié)束，通過選擇工具 Reset 將模型復(fù)位至初始的輸入位置或設(shè)計(jì)位置。 動(dòng)畫回放仿真結(jié)果，無須再進(jìn)行仿真。,練習(xí) 4 下落的石塊,找出位移、速度和加速度的值 現(xiàn)在你將利用 ADAMS/PostProcessor找出石塊下落 1 秒后的位移、速度和加速度。 要運(yùn)行 ADAMS/PostProces

15、sor: 在曲線圖 .projectile.displacement內(nèi)空白處點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，指向 Plot:scht1 ，然后選擇 Transfer to Full Plot。 出現(xiàn)的ADAMS/PostProcessor 的窗口替代 ADAMS/View 窗口。 要找出石塊的位移值: 在 ADAMS/PostProcessor 窗口內(nèi)，在主工具欄內(nèi)選擇工具 Plot Tracking 。 因?yàn)槟阆胍?1 秒時(shí)的結(jié)果，將光標(biāo)移至曲線的終點(diǎn)處。 在這工具欄下面的區(qū)域內(nèi)， X 欄內(nèi)顯示為 1。 注意 Y 欄內(nèi)的數(shù)值，該數(shù)值即為你的答案。 將該值與本練習(xí)后面的理論解進(jìn)行比較。 用此值回答本章小結(jié)中

16、的問題 1 。,練習(xí) 4 下落的石塊,要找出石塊下落 1 秒后的速度： 選擇 Surf。選擇該功能可以讓你無須使用 Add Curves button 就可以快速瀏覽各數(shù)據(jù)曲線。 設(shè)置 Source 為 Measures。 從 Measure 列選擇 velocity。 因?yàn)槟阆胍?1 秒時(shí)的結(jié)果，將光標(biāo)移至曲線的終點(diǎn)處。 在這工具欄下面的區(qū)域內(nèi)， X 欄內(nèi)顯示為 1。 注意 Y 欄內(nèi)的數(shù)值，該數(shù)值即為你的答案。 將該值與本練習(xí)后面的理論解進(jìn)行比較。 用此值回答本章小結(jié)中的問題 2 。,練習(xí) 4 下落的石塊,要找出石塊下落 1 秒后的加速度： 設(shè)置 Source 為 Measures。 從

17、 Measure 列，選擇 acceleration。 要顯示加速度曲線，選擇 Surf。 因?yàn)槟阆胍?1 秒時(shí)的結(jié)果，將光標(biāo)移至曲線的終點(diǎn)處。 在這工具欄下面的區(qū)域內(nèi)， X 欄內(nèi)顯示為 1。 注意 Y 欄內(nèi)的數(shù)值，該數(shù)值即為你的答案。 將該值與本練習(xí)后面的理論解進(jìn)行比較。 用此值回答本章小結(jié)中的問題 2 。 要退回到 ADAM/View 界面，選擇工具 ADAMS/View 。,練習(xí) 4 下落的石塊,存儲(chǔ)你的模型 現(xiàn)在存儲(chǔ)你的模型，此文件只包含模型信息，你將在下面的練習(xí)中使用此模型。 提示: 存儲(chǔ)為一個(gè) CMD文件。 要存儲(chǔ)你的模型: 在 File 菜單內(nèi)選擇 Export 然后選擇 O

18、K。 如果你想進(jìn)一步研究該模型，如下節(jié)建議那樣，可以不退出模型，否則進(jìn)行下一步。 退出 ADAMS/View。,練習(xí) 4 下落的石塊,可選任務(wù) 在進(jìn)行下面這些練習(xí)之前存儲(chǔ)你的模型而不要在作完練習(xí)后再存儲(chǔ)，因?yàn)槟阋诤竺娴木毩?xí)中使用該模型。如果你一定要存儲(chǔ)模型，建議換一個(gè)名字存儲(chǔ)。 改變一下石塊的質(zhì)量，看看結(jié)果有什么不同： 將石塊的質(zhì)量變?yōu)?2 kg。 仿真模型。 將此結(jié)果與石塊的質(zhì)量為 1 Kg的結(jié)果進(jìn)行比較。 質(zhì)量改變是否影響位移、速度和加速度？ 測(cè)試石塊的動(dòng)能（ kinetic energy ）。這些結(jié)果與質(zhì)量有關(guān)系么？ K.E. = (1/2)m*v2 退出 ADAMS/View。,練習(xí) 4 下落的石塊,