機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模與分析（緒論部分）2012ppt培訓(xùn)課件

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1、機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模與分析DynamicModelingandAnalysisofMechanicalSystem辦公室：新校區(qū)機(jī)電樓D519Email:lylsjhome@163.com主講人：李艷總學(xué)時(shí)24、講授學(xué)時(shí)16、上機(jī)學(xué)時(shí)8；主要教材：《機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析及ADAMS應(yīng)用教程》陳立平等編著，清華大學(xué)出版社，2005參考書籍：理論方面：《機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)》楊義勇等編著，清華大學(xué)出版社，2010應(yīng)用方面：《MDADAMS虛擬樣機(jī)從入門到精通》賈長(zhǎng)治等編著，機(jī)械工業(yè)出版社，2010評(píng)分細(xì)則：考試70%，平時(shí)30%教學(xué)安排課程安

2、排緒論1ADAMS應(yīng)用基礎(chǔ)2ADAMS建模與仿真實(shí)例3ADAMS控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4課程寄語開設(shè)這門課的目的以及選修這門課的重要性：繼續(xù)深造&工作需要怎樣學(xué)好這門課：扎實(shí)理論&勤于練習(xí)第一章緒論1.1虛擬產(chǎn)品開發(fā)與虛擬樣機(jī)技術(shù)1.2機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析與仿真1.3ADAMS軟件介紹1.1虛擬產(chǎn)品開發(fā)與虛擬樣機(jī)技術(shù)美國B777的應(yīng)用效果整機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)：100%開發(fā)周期：9年－>4.5年，縮短50%成本降低：25％出錯(cuò)返工率減少：75%世界壟斷與霸主地位美國波音777的研制成為現(xiàn)代產(chǎn)品開發(fā)新技術(shù)的里程碑，其采用的開發(fā)過程現(xiàn)在稱之為虛擬產(chǎn)品開

3、發(fā)（VirtualProductDevelopment-VPD），應(yīng)用的開發(fā)技術(shù)稱之為虛擬樣機(jī)技術(shù)（VirtualPrototyping-VP）1990年10月-1994年6月，波音777飛機(jī)的研制采用了全數(shù)字化的無紙?jiān)O(shè)計(jì)技術(shù)，整機(jī)外型、結(jié)構(gòu)件和整機(jī)飛機(jī)系統(tǒng)100%采用三維數(shù)字化定義，100%應(yīng)用數(shù)字化預(yù)裝配，整個(gè)設(shè)計(jì)制造過程無需模型和樣機(jī)，一次成功，首次實(shí)現(xiàn)了整機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)字化制造和數(shù)字化協(xié)調(diào)。美國通用公司應(yīng)用狀況開發(fā)周期：48月－>24月－>12月）碰撞試驗(yàn)：100次－>50次個(gè)性化定單：－>3小時(shí)在線采購降低成本：10

4、％產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計(jì)1.1虛擬產(chǎn)品開發(fā)與虛擬樣機(jī)技術(shù)虛擬產(chǎn)品開發(fā)、虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生T最快的上市時(shí)間C最低的產(chǎn)品成本Q最好的產(chǎn)品S良好的產(chǎn)品服務(wù)E盡少的環(huán)境污染虛擬產(chǎn)品開發(fā)、虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)、技術(shù)迅速發(fā)展1.1虛擬產(chǎn)品開發(fā)與虛擬樣機(jī)技術(shù)虛擬產(chǎn)品開發(fā)流程虛擬產(chǎn)品開發(fā)流程傳統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)，在概念設(shè)計(jì)（產(chǎn)品規(guī)劃）之后，是一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)—樣機(jī)建造—測(cè)試評(píng)估—反饋設(shè)計(jì)的循環(huán)反復(fù)過程，這其中的每一次循環(huán)，都伴隨有物理樣機(jī)的建造或修改，隨之而來的產(chǎn)品開發(fā)周期的延長(zhǎng)和開發(fā)成本的增長(zhǎng)。虛擬產(chǎn)品開發(fā)流程虛擬產(chǎn)品開發(fā)，將傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)

5、計(jì)—樣機(jī)建造—測(cè)試評(píng)估—反饋設(shè)計(jì)的循環(huán)過程采用虛擬樣機(jī)技術(shù)，以數(shù)字化方式進(jìn)行，避免了物理樣機(jī)的建造，不僅利于縮短產(chǎn)品開發(fā)周期和降低產(chǎn)品開發(fā)成本，而且數(shù)字化方式采用利于協(xié)同工作的進(jìn)行，數(shù)字化模型的應(yīng)用使得產(chǎn)品全生命周期的統(tǒng)一成為可能。1.1.1虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)—產(chǎn)品開發(fā)流程概念產(chǎn)品ComparationTime=$傳統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)流程：每一次循環(huán)，都伴隨物理樣機(jī)的修改，開發(fā)周期延長(zhǎng)、開發(fā)成本增長(zhǎng)虛擬產(chǎn)品開發(fā)流程：以數(shù)字化方式修改，避免物理樣機(jī)的建造虛擬樣機(jī)虛擬樣機(jī)實(shí)現(xiàn)過程虛擬樣機(jī)實(shí)現(xiàn)過程圖示虛擬樣機(jī)實(shí)現(xiàn)過程圖示建造——虛擬樣機(jī)的建模過

6、程。子系統(tǒng)或系統(tǒng)級(jí)虛擬樣機(jī)由數(shù)學(xué)定義的約束連接剛性或柔性的組件零件組成，其中幾何和質(zhì)量屬性來自組件實(shí)體模型，結(jié)構(gòu)、熱和振動(dòng)屬性來自組件有限元模型或?qū)嶒?yàn)測(cè)試。虛擬樣機(jī)實(shí)現(xiàn)過程圖示測(cè)試——實(shí)現(xiàn)測(cè)試仿真是功能虛擬樣機(jī)的重要目標(biāo)，包括不同情況下的虛擬試驗(yàn)室試驗(yàn)和虛擬試驗(yàn)場(chǎng)試驗(yàn)。為了建立虛擬試驗(yàn)室，需要構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備，以再現(xiàn)實(shí)際中在物理固定設(shè)備和機(jī)器上進(jìn)行的試驗(yàn)過程，并確定邊界條件；對(duì)于虛擬試驗(yàn)場(chǎng)，需要構(gòu)建體現(xiàn)物理試驗(yàn)場(chǎng)中實(shí)際操作條件的虛擬模型，如汽車試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)跑道，飛機(jī)試驗(yàn)的起落跑道等。。虛擬樣機(jī)實(shí)現(xiàn)過程圖示驗(yàn)證——通過將虛擬試驗(yàn)的結(jié)

7、果與物理試驗(yàn)相對(duì)照，根據(jù)兩者差別調(diào)整虛擬樣機(jī)模型參數(shù)和假定，以期建立與物理試驗(yàn)相一致的虛擬樣機(jī)。在驗(yàn)證階段，還可以通過參數(shù)敏捷性分析確定對(duì)所關(guān)心性能指標(biāo)或目標(biāo)函數(shù)影響最大的若干關(guān)鍵參數(shù)，作為改進(jìn)設(shè)計(jì)的根據(jù)。虛擬樣機(jī)實(shí)現(xiàn)過程圖示改進(jìn)——是根據(jù)驗(yàn)證結(jié)果而來的，包括兩個(gè)方面，一是模型精度與廣度的改進(jìn)，二是設(shè)計(jì)本身的改進(jìn)。從模型的改進(jìn)來講，開始設(shè)計(jì)時(shí)，考慮的只是有限的要素和粗略的特性，比如在設(shè)計(jì)汽車時(shí)，剛開始考慮的可能只是汽車機(jī)械部分，而且機(jī)械零部件也簡(jiǎn)化為剛體。隨著設(shè)計(jì)的細(xì)化，數(shù)字化的模型越來越接近實(shí)際的目標(biāo)產(chǎn)品，模型廣度延伸，在單純

8、的機(jī)械系統(tǒng)上加上動(dòng)力系統(tǒng)、電子系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等，零部件或要素特性細(xì)化，比如用更接近實(shí)際的柔性體代替剛性體，用力函數(shù)代替常力，等等。虛擬樣機(jī)實(shí)現(xiàn)過程圖示自動(dòng)化——對(duì)于縮短產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間、降低產(chǎn)品開發(fā)成本至關(guān)重要。在上述改進(jìn)設(shè)計(jì)的循環(huán)過程中，快速而有效的改進(jìn)是在參數(shù)模