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

Three-Cylinder Reciprocating Engine

Modeling Vibration in an Induction Motor

Hinge Joint Assembly

Dynamics of Double Pendulum

Shift into gear

Modeling of Centrifugal Governor

Differential Gear Mechanism

Helicopter Swashplate Mechanism

Stresses and Heat Generation in Landing Gear

Vibrations in a Compound Gear Train

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.