Модуль Динамика многотельных систем (Multibody Dynamics)

Программное обеспечение для анализа узлов, состоящих из жестких и упругих тел

Модуль Динамика многотельных систем (Multibody Dynamics)

Анализ механизма автомата перекоса, регулирующего положение лопастей винта вертолета. Имитация переходных режимов с жесткими и гибкими лопастями дает понимание полезных рабочих характеристик, таких как деформация лопастей и подъемная сила.

Средство разработки и оптимизации систем из многих тел

Модуль Multibody Dynamics (Динамика многих тел) - это расширение модуля Structural Mechanics (Механика конструкций), содержащее расширенный набор инструментов для разработки и оптимизации механических систем из многих тел с помощью метода конечных элементов (FEA). Этот модуль позволяет моделировать смешанные системы упругих и жестких тел, при этом каждое из тел может совершать существенные линейные или вращательные перемещения. Такой анализ позволяет выявлять критические точки в системах многих тел, давая возможность выполнять более детальный анализ конструкций на уровне составных частей. Модуль Multibody Dynamics (Динамика многих тел) также позволяет свободно анализировать силы, воздействующие на сегменты конструкций, а также напряжения, возникающие в упругих элементах, которые могут привести к разрушению вследствие большой деформации или усталости.

Библиотека соединений

В составе модуля имеется библиотека стандартных соединений, позволяющая легко и надежно задавать связи между различными элементами системы многих тел, элементы которой соединены так, что допускается только определенный вид взаимного перемещения. Соединение связывает два элемента с помощью креплений, при этом один из элементов независимо перемещается в пространстве, тогда как второй ограничен определенным видом движения, в зависимости от типа соединения. Типы соединений в модуле Multibody Dynamics (Динамика многих тел) являются обобщенными до такой степени, что они позволяют моделировать любые типы соединений. Благодаря этому исследователи и инженеры могут разрабатывать точные механические модели систем многих тел, используя следующие типы соединений:

  • Призматическое (3D, 2D)
    • Шарнирное (3D, 2D)
    • Цилиндрическое (3D)
    • Винтовое (3D)
    • Планарное (3D)
    • Шаровое (3D)
    • Пазовое (3D)
    • Упрощенное пазовое (3D, 2D)
    • Неподвижное соединение (2D,3D)
    • Дистанционный шарнир (2D,3D)
    • Карданный шарнир (3D)


Дополнительные изображения с примерами:

  • Направление перемещения в призматических, шарнирных, цилиндрических (скользящих) и винтовых соединениях. Направление перемещения в призматических, шарнирных, цилиндрических (скользящих) и винтовых соединениях.
  • Направление перемещения в планарных, шаровых, пазовых и упрощенных пазовых соединениях. Направление перемещения в планарных, шаровых, пазовых и упрощенных пазовых соединениях.
  • Модель автокрана для работы с тяжеловесными грузами. При моделировании исследуется перемещение жесткого тела, и прогнозируются силы, воздействующие на мосты и гидравлические цилиндры крана. Результаты используются для оптимизации расположения соединительных механизмов на шасси. Модель автокрана для работы с тяжеловесными грузами. При моделировании исследуется перемещение жесткого тела, и прогнозируются силы, воздействующие на мосты и гидравлические цилиндры крана. Результаты используются для оптимизации расположения соединительных механизмов на шасси.
  • Автомат перекоса используется для регулирования положения лопастей винта вертолета. В этом примере показано приложение, разработанное на основе модели, в которой может изменяться только шаг лопастей, но может быть выполнен как анализ переходных процессов, так и анализ собственных частот. Автомат перекоса используется для регулирования положения лопастей винта вертолета. В этом примере показано приложение, разработанное на основе модели, в которой может изменяться только шаг лопастей, но может быть выполнен как анализ переходных процессов, так и анализ собственных частот.
  • Модель трехцилиндрового поршневого двигателя, в которой имеются как жесткие, так и упругие детали, используется для получения максимальной мощности двигателя и проектирования элементов конструкции. Модель трехцилиндрового поршневого двигателя, в которой имеются как жесткие, так и упругие детали, используется для получения максимальной мощности двигателя и проектирования элементов конструкции.

Полная универсальность при анализе систем многих тел

Компоненты системы, испытывающие деформации, могут моделироваться как упругие, а прочие компоненты или даже их детали могут задаваться как жесткие. Кроме того, при создании и анализе своих конструкций из многих тел пользователь может вводить нелинейные свойства материалов, комбинируя модели в модуле Multibody Dynamics (Динамика многих тел) с модулем Nonlinear Structural Materials (Нелинейные конструкционные материалы) или с модулем Geomechanics (Геомеханика). В то же время остальные физические явления, которые можно моделировать в среде COMSOL Multiphysics и наборе специализированных прикладных модулей, могут быть связаны с явлениями, описываемыми в модуле Multibody Dynamics (Динамика многих тел), такими как, например, явления теплопередачи или электрические явления.

Можно выполнять анализ динамики многих тел для переходных процессов, анализ в частотной области, анализ собственных частот, а также стационарных режимов. Соединениям могут быть поставлены в соответствие линейные/торсионные пружины с амортизирующими свойствами, приложенные силы и моменты, а также законы движения как функции времени. Возможности анализа и постобработки включают в себя следующее:

  • Относительное смещение/поворот двух компонентов и их скорости
  • Силы и моменты реакции в соединениях
  • Локальная и глобальная системы координат
  • Напряжения и деформации в упругих телах
  • Анализ усталости критически важных упругих тел путем комбинирования с модулем Fatigue (Усталость)

Взаимное перемещение двух компонентов часто ограничивается присутствием или функциями других физических объектов. С целью полного описания и моделирования этих сложных систем можно задавать ограничение и условную блокировку взаимных перемещений в соединениях. Например, в робототехнике относительное перемещение рычагов можно определять как предварительно заданную функцию времени. Соединения также могут быть нагружены пружиной, при этом соответствующие коэффициенты демпфирования можно включить в модуль Multibody Dynamics (Динамика многих тел).

Keeping Cool: SRON Develops Thermal Calibration System for Deep-Space Telescope

Helical Gear Pair

Gear Train Modeling

Differential Gear Mechanism

Vibration in an Induction Motor

Three Cylinder Reciprocating Engine

Dynamics of Double Pendulum

Dynamics of a Gyroscope

Shift into gear

Spring Loaded Centrifugal Governor

Simulation of Shock Absorber in Landing Gear