機械系統(tǒng)動力學建模與分析（緒論部分）2012ppt培訓課件

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1、機械系統(tǒng)動力學建模與分析DynamicModelingandAnalysisofMechanicalSystem辦公室：新校區(qū)機電樓D519Email:lylsjhome@163.com主講人：李艷總學時24、講授學時16、上機學時8；主要教材：《機械系統(tǒng)動力學分析及ADAMS應用教程》陳立平等編著，清華大學出版社，2005參考書籍：理論方面：《機械系統(tǒng)動力學》楊義勇等編著，清華大學出版社，2010應用方面：《MDADAMS虛擬樣機從入門到精通》賈長治等編著，機械工業(yè)出版社，2010評分細則：考試70%，平時30%教學安排課程安

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

3、發(fā)（VirtualProductDevelopment-VPD），應用的開發(fā)技術稱之為虛擬樣機技術（VirtualPrototyping-VP）1990年10月-1994年6月，波音777飛機的研制采用了全數(shù)字化的無紙設計技術，整機外型、結構件和整機飛機系統(tǒng)100%采用三維數(shù)字化定義，100%應用數(shù)字化預裝配，整個設計制造過程無需模型和樣機，一次成功，首次實現(xiàn)了整機數(shù)字化設計、數(shù)字化制造和數(shù)字化協(xié)調。美國通用公司應用狀況開發(fā)周期：48月－>24月－>12月）碰撞試驗：100次－>50次個性化定單：－>3小時在線采購降低成本：10

4、％產品概念設計產品詳細設計1.1虛擬產品開發(fā)與虛擬樣機技術虛擬產品開發(fā)、虛擬樣機技術應運而生T最快的上市時間C最低的產品成本Q最好的產品S良好的產品服務E盡少的環(huán)境污染虛擬產品開發(fā)、虛擬樣機技術應運而生市場激烈競爭、技術迅速發(fā)展1.1虛擬產品開發(fā)與虛擬樣機技術虛擬產品開發(fā)流程虛擬產品開發(fā)流程傳統(tǒng)產品開發(fā)，在概念設計（產品規(guī)劃）之后，是一個產品設計—樣機建造—測試評估—反饋設計的循環(huán)反復過程，這其中的每一次循環(huán)，都伴隨有物理樣機的建造或修改，隨之而來的產品開發(fā)周期的延長和開發(fā)成本的增長。虛擬產品開發(fā)流程虛擬產品開發(fā)，將傳統(tǒng)的產品設

5、計—樣機建造—測試評估—反饋設計的循環(huán)過程采用虛擬樣機技術，以數(shù)字化方式進行，避免了物理樣機的建造，不僅利于縮短產品開發(fā)周期和降低產品開發(fā)成本，而且數(shù)字化方式采用利于協(xié)同工作的進行，數(shù)字化模型的應用使得產品全生命周期的統(tǒng)一成為可能。1.1.1虛擬產品開發(fā)技術—產品開發(fā)流程概念產品ComparationTime=$傳統(tǒng)產品開發(fā)流程：每一次循環(huán)，都伴隨物理樣機的修改，開發(fā)周期延長、開發(fā)成本增長虛擬產品開發(fā)流程：以數(shù)字化方式修改，避免物理樣機的建造虛擬樣機虛擬樣機實現(xiàn)過程虛擬樣機實現(xiàn)過程圖示虛擬樣機實現(xiàn)過程圖示建造——虛擬樣機的建模過

6、程。子系統(tǒng)或系統(tǒng)級虛擬樣機由數(shù)學定義的約束連接剛性或柔性的組件零件組成，其中幾何和質量屬性來自組件實體模型，結構、熱和振動屬性來自組件有限元模型或實驗測試。虛擬樣機實現(xiàn)過程圖示測試——實現(xiàn)測試仿真是功能虛擬樣機的重要目標，包括不同情況下的虛擬試驗室試驗和虛擬試驗場試驗。為了建立虛擬試驗室，需要構建虛擬實驗設備，以再現(xiàn)實際中在物理固定設備和機器上進行的試驗過程，并確定邊界條件；對于虛擬試驗場，需要構建體現(xiàn)物理試驗場中實際操作條件的虛擬模型，如汽車試驗的標準跑道，飛機試驗的起落跑道等。。虛擬樣機實現(xiàn)過程圖示驗證——通過將虛擬試驗的結

7、果與物理試驗相對照，根據兩者差別調整虛擬樣機模型參數(shù)和假定，以期建立與物理試驗相一致的虛擬樣機。在驗證階段，還可以通過參數(shù)敏捷性分析確定對所關心性能指標或目標函數(shù)影響最大的若干關鍵參數(shù)，作為改進設計的根據。虛擬樣機實現(xiàn)過程圖示改進——是根據驗證結果而來的，包括兩個方面，一是模型精度與廣度的改進，二是設計本身的改進。從模型的改進來講，開始設計時，考慮的只是有限的要素和粗略的特性，比如在設計汽車時，剛開始考慮的可能只是汽車機械部分，而且機械零部件也簡化為剛體。隨著設計的細化，數(shù)字化的模型越來越接近實際的目標產品，模型廣度延伸，在單純

8、的機械系統(tǒng)上加上動力系統(tǒng)、電子系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等，零部件或要素特性細化，比如用更接近實際的柔性體代替剛性體，用力函數(shù)代替常力，等等。虛擬樣機實現(xiàn)過程圖示自動化——對于縮短產品開發(fā)時間、降低產品開發(fā)成本至關重要。在上述改進設計的循環(huán)過程中，快速而有效的改進是在參數(shù)模