adams第四章 部件和坐标系【古柏高教】.ppt

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1、MSC.Software 公司,MSC.ADAMS 初级培训教程,2010年11月,（ADM701 教程讲解及练习）,Part Number: ADAM*V2005*Z*FSP*Z*SM-ADM701-NT1,4.0 部件和坐标系,本章内容： 坐标系 部件坐标系 坐标系标记点 部件和几何外形之间的关系 部件、几何外形和标记点 ADAMS/View 中部件的类型 部件的质量和转动惯量 测试,坐标系,坐标系（coordinate system ）的意义 坐标系是定义运动学和动力学分析量必要的测试对象。,坐标系 (续),坐标系的类型 Global coordinate system (GCS)：全局

2、坐标系 属于大地部件。 定义整个模型的绝对参考点（0，0，0）和坐标轴的方向，用来生成其它的局部坐标系。 Local coordinate systems (LCS)：局部坐标系 Part coordinate systems (PCS)：部件坐标系 Markers：坐标系标记点,部件坐标系,部件坐标系 (PCS)的定义 生成可动部件时自动定义。 每个部件只有一个部件坐标系 部件坐标系的位置和方向通过相对于GCS的位置和方向来定义。 初始生成时，每个可动部件的PCS与GCS的位置和方向相同。,坐标系标记点(Marker),坐标系标记点的定义 属于一个可动部件并随部件一起运动。 一个可动部件上可

3、以包含若干个标记点。 其位置和方向可以相对于GCS和PCS的位置和方向角度来定义。,坐标系标记点(续),坐标系标记点的定义(续) 当需要一个唯一的位置，比如： 一个部件质心的位置。 几何外形的定位点。 当需要一个唯一的方向，比如： 可动部件的转动惯量的相对坐标轴的方向。 约束的方向。 施加载荷的方向的定义。 在 ADAMS/View中，按照缺省的方式，所有的标记点的位置和方向都是相对于GCS来定义的。,部件和几何外形之间的关系,部件 定义可以相对于其它的物体运动的可动物体（刚性体或弹性体），该对象包含以下特性： 质量 转动惯量 初始的位置和方向 (PCS) 初始的速度 几何外形 为了可视化的效

4、果加在可动部件上，比如： 长度 半径 宽度 对于大多数的仿真分析来说，几何外形是不需要的 注意：某些分析中包含碰撞问题，而碰撞力的定义需要依据几何外形来确定碰撞力的大小，有关这个问题，我们将在 Hatchback IV 部分进行讨论。,部件和几何外形之间的关系(续),.model_1.UCA.cyl_1 (Geometry),.model_1.UCA.sphere_1 (Geometry),.model_1.UCA (Part),部件、几何外形和标记点,MSC.ADAMS中对象的依存关系 要理解ADAMS/View中部件、几何外形和标记点之间的关系，有必要先了解下图所示的对象之间的依存关系：,

5、mar_1,cyl,cm,sph,mar_2,部件、几何外形和标记点(续),单摆,ADAMS/VIEW中部件的类型,刚性体(Rigid body) 可以运动，具有六个自由度 具有质量和转动惯量等力学性质 不能变形 弹性体(Flexible body) 可以运动 具有质量和转动惯量等力学性质 受到外力时会产生变形 点质量(Point mass) 可以运动，但只有三个自由度 具有质量，但不考虑几何外延 大地(Ground part) 每个模型中必须存在，且在进入ADAMS/View 后系统会自动生成 定义绝对坐标系(GCS)及坐标原点，并且在仿真过程中始终静止不动 在计算速度和加速度时起着惯性参考

6、坐标系的作用,部件的质量和转动惯量,质量和转动惯量性质 ADAMS/View 只对三维的刚性体自动地计算其质量和转动惯量性质 ADAMS/View 依据该部件的几何体积和密度或材料计算该部件的总质量和转动惯量 你可以手工改变部件的这些性质 ADAMS/View 相对于一个代表部件质心的标记点(cm)来定义部件的质量和转动惯量，该标记点的三个坐标轴代表该部件转动惯量的三个主惯性轴，因此定义转动惯量Ixx, Iyy, Izz 你可以修改该坐标系的位置和方向。,部件的质量和转动惯量(续),Part 1,cm marker,cm marker (shifts as new geometry is ad

7、ded to the part),Part 1,测试,MSC.ADAMS中的测试 代表你想要在仿真过程中关注的一些量，比如： 某部件上一点的位移、速度、加速度 约束反力 两个物体之间的夹角 其它使用用户函数定义的数据结果 在仿真过程中捕捉不同时刻点的测试值数据,测试(续),在对象中可以直接定义的测试 对于模型中的部件、载荷和约束可以直接建立一些测试，如：,练习 4 下落的石块,问题描述 找到一个石块下落 1 秒后的位移、速度和加速度，该石块的初始速度为 0 ，只受重力作用。,练习 4 下落的石块,练习开始 首先在目录 exercise_dir/mod_04_falling_stone下启动AD

8、AMS/View并建立一个模型。在该目录下运行 ADAMS/View 可以保证所有的数据文件都存储在那个目录下。 要开始练习： 启动 ADAMS/View。 在出现的 Welcome 对话窗口内： 在标题 How would you like to proceed 下选择 Create a new model 将目录设为 exercise_dir/mod_04_falling_stone 模型的名称为 projectile。 注意 Gravity 是 Earth Normal (-Global Y) 注意 Units 使 MMKS - mm, Kg, N, s, deg。 选择 OK.,练习

9、4 下落的石块,建立石块（stone） 使用工具 Sphere 生成一个球心在坐标原点半径为 50 mm 的石块（Stone）部件。你需要将部件的名称改为stone并设置其质量为 1 kg。 要建立石块： 在生成球体时要显示坐标值，这样你可以知道其尺寸，从菜单 View 下选择 Coordinate Window。 将光标移至主工具箱内 Rigid Body 工具包内点击右键，然后选择工具 Sphere 。 按照状态栏内的提示先选择球心在坐标原点然后移动鼠标直至生成一个半径为 50 mm 的球体。,练习 4 下落的石块,要将该部件改名为 stone： 将光标移至该球体，点击鼠标的右键，在出现的

10、窗口内指向 Part:PART_2然后选择 Rename。 在 New Name 文本窗口内，输入 .projectile.Stone，然后选择 OK。 要将该部件的质量设置为 1 kg： 将光标移至该球体，点击鼠标的右键，在出现的窗口内指向 Part:Stone，然后选择 Modify。 在 Define Mass by 文本窗口内，选择 User Input。 如果出现警告的信息窗口，现在 Close。 在 Mass 一栏内输入 1.0。 选择 OK。,练习 4 下落的石块,对下落的石块生成测试 要计算石块质心点在g方向即垂直方向的位移、速度和加速度，你将生成三个对部件对象的测试，你将设置

11、测试为 Y 方向的测试。 要计算石块在 g 方向的位移： 将光标移至该球体，点击鼠标的右键，在出现的窗口内指向 Part:Stone，然后选择 Measure。 在 Measure Name 一栏输入 displacement。 设置 Characteristic 为 CM position。 设置 Component 为 Y。 选择 Create Strip Chart。 选择 OK。 出现一个测试的曲线图。 曲线图中是空的，因为你需要运行一次仿真，以便 ADAMS/View 能够有必要的信息生成曲线。,练习 4 下落的石块,要计算石块在 g 方向速度的测试： 右键点击 stone, 然后选

12、择 Measure。 在 Measure Name 一栏内输入 velocity。 设置 Characteristic 为 CM velocity。 设置 Component 为 Y. 选择 Create strip chart。 选择 OK. 要计算石块在 g 方向加速度的测试： 按照上面的指导，除了在 Measure Name 一栏内输入 acceleration 和 Characteristic 为 CM acceleration。,练习 4 下落的石块,校验模型 现在你将校验你的模型。当你校验模型时， ADAMS/View 将检查错误的初始条件，比如：不一致的约束，未约束的部件或在动力

13、学系统中无质量的部件并给出模型中可能出现问题的警示。 要校验模型: 在状态栏的右下角，右键点击 Information 工具包 并选择工具 Verify 。 在出现的信息窗口内，检查一下模型已经被成功的校验。 关闭信息窗口。,练习 4 下落的石块,设置并运行一次仿真 现在你需要将显示区域放大以便在仿真时下落的石块清晰可见。然后进行一次 1 秒 50 步的仿真。 要放大显示区域： 现在 选择工具 以在工具箱内显示控制视图的工具。 选择工具 Zoom , 并在视窗内点击左键再拖动光标直至整个工作网格全部可见为止。 选择工具 Translate , 并拖动整个工作网格到屏幕的顶部。,练习 4 下落的

14、石块,要运行 1 秒 50 步的仿真: 在主工具箱内选择工具 Simulation . 在 End Time 一栏内输入 1.0 ，在 Steps 一栏内输入 50. 选择 工具 Play . 随着石块的下落， ADAMS/View 同时显示相应的位移、速度和加速度的数据及曲线图显示。 当仿真结束，通过选择工具 Reset 将模型复位至初始的输入位置或设计位置。 动画回放仿真结果，无须再进行仿真。,练习 4 下落的石块,找出位移、速度和加速度的值 现在你将利用 ADAMS/PostProcessor找出石块下落 1 秒后的位移、速度和加速度。 要运行 ADAMS/PostProcessor:

15、在曲线图 .projectile.displacement内空白处点击鼠标右键，指向 Plot:scht1 ，然后选择 Transfer to Full Plot。 出现的ADAMS/PostProcessor 的窗口替代 ADAMS/View 窗口。 要找出石块的位移值: 在 ADAMS/PostProcessor 窗口内，在主工具栏内选择工具 Plot Tracking 。 因为你想要知道 1 秒时的结果，将光标移至曲线的终点处。 在这工具栏下面的区域内， X 栏内显示为 1。 注意 Y 栏内的数值，该数值即为你的答案。 将该值与本练习后面的理论解进行比较。 用此值回答本章小结中的问题 1

16、 。,练习 4 下落的石块,要找出石块下落 1 秒后的速度： 选择 Surf。选择该功能可以让你无须使用 Add Curves button 就可以快速浏览各数据曲线。 设置 Source 为 Measures。 从 Measure 列选择 velocity。 因为你想要知道 1 秒时的结果，将光标移至曲线的终点处。 在这工具栏下面的区域内， X 栏内显示为 1。 注意 Y 栏内的数值，该数值即为你的答案。 将该值与本练习后面的理论解进行比较。 用此值回答本章小结中的问题 2 。,练习 4 下落的石块,要找出石块下落 1 秒后的加速度： 设置 Source 为 Measures。 从 Meas

17、ure 列，选择 acceleration。 要显示加速度曲线，选择 Surf。 因为你想要知道 1 秒时的结果，将光标移至曲线的终点处。 在这工具栏下面的区域内， X 栏内显示为 1。 注意 Y 栏内的数值，该数值即为你的答案。 将该值与本练习后面的理论解进行比较。 用此值回答本章小结中的问题 2 。 要退回到 ADAM/View 界面，选择工具 ADAMS/View 。,练习 4 下落的石块,存储你的模型 现在存储你的模型，此文件只包含模型信息，你将在下面的练习中使用此模型。 提示: 存储为一个 CMD文件。 要存储你的模型: 在 File 菜单内选择 Export 然后选择 OK。 如果

18、你想进一步研究该模型，如下节建议那样，可以不退出模型，否则进行下一步。 退出 ADAMS/View。,练习 4 下落的石块,可选任务 在进行下面这些练习之前存储你的模型而不要在作完练习后再存储，因为你要在后面的练习中使用该模型。如果你一定要存储模型，建议换一个名字存储。 改变一下石块的质量，看看结果有什么不同： 将石块的质量变为 2 kg。 仿真模型。 将此结果与石块的质量为 1 Kg的结果进行比较。 质量改变是否影响位移、速度和加速度？ 测试石块的动能（ kinetic energy ）。这些结果与质量有关系么？ K.E. = (1/2)m*v2 退出 ADAMS/View。,练习 4 下落

19、的石块,本章小结 石块下落 1 秒钟后的位移是多少? _ 石块下落 1 秒钟后的速度是多少? _ 石块下落 1 秒钟后的加速度是多少? _,练习 4 下落的石块,在 MSC.ADAMS 中，什么建模对象在定义部件、约束、载荷和测试时最为常用？ _ 大地部件为什么要自动生成? _ ADAMS/View 能够自动的计算具有二维几何外形的部件的质量性质么？ _,练习 4 下落的石块,MSC.ADAMS 结果 1 秒后的位移 = -4903.3 mm 1 秒后的速度 = -9806.6 mm/sec 1 秒后的加速度 = -9806.6 mm/sec2,练习 4 下落的石块,理论解 s = (at2)

20、 = 4903.325 mm v = at = 9806.65 mm/sec a= g = 9806.65 mm/sec2 KE = (1/2)*1kg *(9806.65mm/sec)2 = 4.8085e7(kg*mm2/s2) conversion to N: 1 N = 1 (kg*m/s2) KE = 4.80852e7(kg*mm/s2)(1m/100mm)*mm = 48085.2 N*mm 其中: s = Distance (mm) a = Acceleration (mm/sec2) t = Time (sec) v = Velocity (mm/sec) m = mass (kg),