Семейство продуктов COMSOL®

Модуль Динамика многотельных систем

Analyze Rigid- and Flexible-Body Assemblies with the Multibody Dynamics Module

Модуль Динамика многотельных систем

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.
Напряжения в корпусе коробки передач и уровень давления звука в окружающей среде (сверху и снизу справа) в модели пятиступенчатой механической коробки передач с синхронизацией. Показан частотный спектр нормального ускорения в одной из точек коробки передач (внизу слева). Напряжения в корпусе коробки передач и уровень давления звука в окружающей среде (сверху и снизу справа) в модели пятиступенчатой механической коробки передач с синхронизацией. Показан частотный спектр нормального ускорения в одной из точек коробки передач (внизу слева).
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.
График напряжений в корпусе индукционного мотора (сверху) и плотность магнитного потока в роторе (внизу слева). Также показана орбита ротора в двух положениях подшипника (внизу справа). График напряжений в корпусе индукционного мотора (сверху) и плотность магнитного потока в роторе (внизу слева). Также показана орбита ротора в двух положениях подшипника (внизу справа).

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).

Модуль Динамика многотельных систем

Ключевые особенности

  • Соединения можно ограничивать связями для ограничения взаимного относительного перемещения двух соединенных компонентов
  • Соединения можно фиксировать для блокировки взаимного относительного перемещения двух соединенных компонентов при указанном значении
  • На относительное перемещение в соединении можно наложить условие пружинной нагрузки, либо в равновесном состоянии, либо с предварительной деформацией
  • Можно задать условия демпфирования или подсоединения амортизатора для определения потерь при относительном перемещении в соединении
  • Соединения может быть необходимо закреплять для задания взаимного относительного перемещения двух соединенных компонентов
  • Для определенных типов соединений можно добавлять потери на трение: для призматических, петлевых, цилиндрических, винтовых, плоских соединений и для шаровых шарниров.
  • Силы и моменты могут прикладываться к соединениям всех типов в местах крепления компонентов
  • Возможен запуск механизмов перемещения и жесткого вращения с заданными скоростями вокруг заданного центра вращения

Область применения

  • Аэрокосмическая промышленность
  • Автомобильная промышленность
  • Динамика двигателей
  • Мехатроника
  • Робототехника
  • Биомеханика
  • Биомедицинские приборы
  • Динамика автомобиля
  • Общее динамическое моделирование механических узлов

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

Helicopter Swashplate Mechanism

Dynamics of Double Pendulum

Vibrations in a Compound Gear Train

Shift into gear

Modeling of Centrifugal Governor

Differential Gear Mechanism

Stresses and Heat Generation in Landing Gear

Three-Cylinder Reciprocating Engine

Modeling Vibration in an Induction Motor

Modeling Gyroscopic Effect

Следующий шаг:
Договоритесь о демонстрации
программного пакета

Каждая компания имеет уникальные требования к моделированию. Чтобы точно определить, подойдет ли программный пакет COMSOL Multiphysics® для решения ваших задач, свяжитесь с нами. Обсудив это с одним из наших торговых представителей или менеджером по продажам, вы получите личные рекомендации и подробные примеры, которые помогут вам сделать верный выбор и подобрать подходящую конфигурацию продуктов и тип лицензии.

Просто нажмите кнопку "Связаться с представителем COMSOL", укажите свою контактную информацию, замечания или вопросы и отправьте нам. В течение одного рабочего дня с вами свяжется наш торговый представитель или менеджер.