如何自动设置多体系统

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作者Soumya SS

2019年年12月5日

建立建立多系统模型需要多时间时间?在包含个包含多多个个个组件组件组件组件的的的大型机械机械机械机械系统系统系统系统进行系统系统进行建模机械,为为的每个齿轮参数参数有有觉得繁琐繁琐繁琐繁琐繁琐???繁琐??®软件提供一避免重复建模步骤的阅读本篇本篇本篇,comsol软件多体动力接口中自动模型功能自动化和加速建模过程

为什么要自动化多体模型设置

从的机构坚固的车载,任何车载车载车载传递力运动运动的连接体连接体组件都都可以看作看作一个个多体体系统。。模拟具有大,特别是特别是汽车的的,多体动力工程师的结果通常会用作初步设计

随着的的日益,多体多体多体给挑战一些一些一些一些,主要主要了一些了了带来了是是在对大型大型真实世界里里的系统系统建模时大量的,因此因此类系统的大量大量时间处理处理大型大型大型大型大型模型大型大型大型模型大型模型大型时模型模型模型设置设置中也也有有有有可能可能出现出现出现手动手动手动错误的方法有利。这种可以过程,还加快,还还过程可以提供一个

在comsol多物理学®中自动自动多体

自comsol Multiphysics 5.5版本版本,软件软件一新,用新,用快速快速大型软件软件多体动力接口中提供自动模型功能,您您地模型几何一次性多个性域齿轮齿轮物理节点

如下面截图,多体多体动力接口设置窗口了了一个个新新的功能功能自动自动

  1. 创建刚
  2. 创建创建

如果要自动刚刚节点,请请创建刚按钮,要,要要创建齿轮节点,请请创建创建按钮。


设置窗口,显示显示动力学界中体模型的自动模型设置设置

多体动力接口中自动模型功能。可以创建刚或创建齿轮自动生成相应物理物理。

点击一,都会一模型开发器中一包含物理场节点节点组组组请,这些请请请组组组。请这些这些按钮操作

接下来,我们我们介绍介绍创建刚创建创建按钮,并并示例进行说明

自动创建刚

本节本节了解刚体系统的的建模自动模型功能功能加快类系统的模型设置

如上所,一般的系统是是连接刚性或体柔性体柔性而装配而成成。在外部外部载荷作用下下发生发生发生尺寸尺寸或或)的的物体视为刚体。

在世界,没有刚体,但,但实际实际的,comsol多物理学支持支持支持固体固体多体动力接口中提供刚刚材料材料功能对进行建模建模

假设我们了解个包含大量的大型多体系统的动力学。为了为了快速快速进行进行进行进行进行刚刚质量和惯性对给定惯性的的所有建模。。,对于规模建模建模的规模的系统,将的,将规模,将将将将将将将将将这些这些将节点节点节点分别分别添加到到到每每每每个个几何很容易手动。为了轻松轻松地类,comsol Multiphysics提供提供了一种:使用创建刚按钮,只只单击按钮就一次性完成上面所有所有

2d模型模型模型模型模型模型和模型模型模型使用创建刚按钮,这这每个连续几何体几何体单独刚刚节点。几何刚体域至关至关,因此至关至关中至关需要用的的方式构建构建构建构建构建模型体构建模型模型,即即构建构建,即即构建构建方式方式,即即即即即即即即即即即即即即至关至关由于至关。至关由于至关至关至关方式方式时,几何几何最终确定应该的默认形成形成设置设置形成形成形成形成的一典型是对任何较大运动的零系统系统建模


comsolMultiphysics®中中刚性域节点并集两几何图形的的屏幕屏幕

两个的屏幕,几何屏幕断开,有断开,有有断开断开两个独立

左:联合的个块几何体个个,因此一,因此仅创建创建个刚刚节点。右:当块几何体断时,会会每个上创建单独单独刚刚节点。

默认,创建,创建刚刚按钮会在接口中的所有上上添加一一刚性域节点。,你你将几何部分为为,而建模为为部分部分为为三缸三缸复式发动机教程就是一,除了除了中央之外零件都必须建模为刚体。你你刚性域菜单解决建模,该该菜单所有可用的。。。。为所有所有刚性刚性组件组件创建一一一一个个个个个刚性域中将其输入在这种情况,仅情况情况选择的那些对象对象创建性域刚


屏幕截图了往发动机发动机,以及以及创建窗口中名中名“刚”的的的域选择选择

在三缸复式中,创建创建了一为名刚刚的新域,其中其中包含中央之外的所有域。自动模型部分,新新设置刚性域创建。将严格的只为列表中包含的对象性域刚刚

如,还,还还点击创建刚按钮质量和惯性节点添加每自动的刚性域此此,你你此选需要选选自动模型部分中包括质量质量惯性框。会所有的质量密度零零,并并零一添加一一质量和惯性节点,这样这样可以在将质量惯性输入到每刚刚性域性域


“创建”按钮的,用的为生物力学中中的六个身体部位中的的个部位部位添加添加

人体人体的生物力学中,,创建刚按钮用于在身体部位的一部位部位单独单独刚刚节点节点通过自动添加质量和惯性节点节点个零件集中质量和惯性矩建模矩建模

自动化自动化

自动模型功能功能的一个重要新增功能创建创建按钮,用于用于多体动力接口中自动生成齿轮节点

和和,还是风力和,齿轮涡轮机和和大多数的的组成部分。这些这些机器机器都都使用了了类型尺寸和尺寸尺寸的尺寸尺寸连续啮合,能够能够齿轮系统轴间或运动方向方向

(((())不同不同如如传动皮带皮带皮带皮带这这成为许多机器的理想组成部分部分

在设计机器,进行齿轮的机器数值建模重要。分析经验法经验法经验法经验法,精细计算相比,精细精细经验法相比和和和和经验法精细的的的数值数值数值模型模型模型总是总是可以总是可以可以的方法对类型及其的进行进行。。多体动力接口中的齿轮,你你对以下种种

  • 齿轮
    • 锥齿
    • 斜齿斜齿
    • 正正
    • 蜗轮
  • 齿齿
    • 斜齿
    • 直直

你还可以齿轮副,齿条和小以及蜗杆和蜗轮等特征齿轮的接触和的动力进行建模。在齿轮齿轮的的博客,我们我们通过有趣示例模型模型模型了了了®软件中这些,有兴趣的可以了解了解了解

齿轮建模第一是几何。你可以自己的齿轮形状形状使用多体动力口中提供合适齿轮特征对其建模。有有种种更强大的的的替代替代方法是是是是是是是零件库中内置生成参数化几何几何。借助借助可用于用于齿轮齿轮齿形齿形和和齿轮齿轮齿轮齿轮毛坯毛坯毛坯毛坯毛坯形状形状形状形状的形状的形状的的的的的的大量大量大量大量大量大量大量输入大量大量大量毛坯和毛坯毛坯齿轮齿轮和和齿轮和和和和和齿形和和齿形和齿形和和和和和和和和几何结构灵活在过程任何进行进行,只只进行阶段更改更改其输入参数可即


零件库零件库参数几何图形的屏幕截图

用于自定义齿轮毛坯形状不同参数参数屏幕屏幕

左:使用零件库包含齿轮零件的化锥轮几何:不同:不同不同不同不同输入参数参数用用于于自自

下一结构后,下一下一步是添加相应在在在在。特征在特征特征特征。特征特征特征。。。特征特征特征特征的的的齿轮齿轮的。。。。特征特征特征齿轮特征特征特征特征特征特征特征特征特征特征。特征。。。。,陪版本版本版本版本版本相关相关输入。5.5版本,点击,点击创建创建按钮按钮,这些步骤完全自动化,这这过来又齿轮模型非常快。。创建创建按钮,可以可以的选择参数自动组齿轮节,这些齿轮节齿轮节齿轮节齿轮节点

为了介绍生成齿轮节齿轮节齿轮节生成,comsol多物理学案例库案例库中锥齿锥齿的力和力矩模型。模型结构从零件库的两个齿轮几何形状。。按下自动模型部分中创建创建按钮,会,会在节点下齿轮节点组如所,它它包含两包含锥齿节点,对应对应中的每。锥齿轮


伞齿伞齿模型的力和力矩截图

在锥齿轮上和力矩,两,两两模型模型锥齿节点是创建创建按钮自动添加的。两锥齿节点也分组一个节点组,以节点组个一紧凑结构的模型开发器视图视图

在设置创建创建每个个齿轮节个,齿轮齿轮需的输入输入输入(((如如,直径直径,,角,,,锥角,锥角锥角角锥角锥角,,,锥角,的获取值自动。避免了输入每,从而个参数,从而从而个参数个


模型创建的的,显示显示如何将分配每个齿轮零零对应对应域的的

选择选择自动给几何中每个个零对应域域域域。域域。域域域域域域域域域。域。建模需所需需的参数参数值值来自来自来自

与本本中锥齿节点节点,你也添加添加的齿轮节,前提齿轮,前提前提你使用零件库斜齿斜齿动力学教程,了解了解创建创建按钮按钮生成斜齿轮

动手动手

尝试尝试创建刚创建创建按钮的多体,了解的的方便方便快速的流程流程。。。。流程。流程流程。。工作建模工作流程流程快速快速快速快速的的的的的的快速快速快速快速快速快速快速的的的建模的的的的的的的的的的的多体的多体多体的多体的多体多体多体多体多体多体多体多体体动力学模块::


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