Семейство продуктов COMSOL®

ПРОДУКТ:Модуль «Динамика многотельных систем»

ПРОДУКТ:Модуль «Динамика многотельных систем»

Анализируйте сборки из абсолютно твердых и упругих деталей с помощью модуля «Динамика многотельных систем»

Модуль «Динамика многотельных систем»

Анализ механизма автомата перекоса, регулирующего положение лопастей винта вертолета. Моделирование динамики системы с жесткими и гибкими лопастями во временной области дает понимание важных и полезных рабочих характеристик, таких как деформация лопастей и подъемная сила.

Инструменты для проектирования и оптимизации систем, состоящих из многих тел

Модуль «Динамика многотельных систем» является модулем расширения для COMSOL Multiphysics и содержит набор инструментов для разработки и оптимизации механических систем из многих тел с помощью метода конечных элементов (МКЭ). Этот модуль позволяет моделировать смешанные системы упругих и жестких тел, в которых каждое из тел может совершать существенные поступательные перемещения или вращения. Такой анализ позволяет выявлять критические точки в системах многих тел, в т.ч. давая возможность в последующем выполнять более детальный анализ конструкций на уровне составных частей. Модуль «Динамика многотельных систем» также позволяет анализировать силы, воздействующие на сегменты конструкций, и напряжения, возникающие в упругих элементах, которые могут привести к разрушению вследствие большой деформации или усталости.

Библиотека соединений

В составе модуля имеется т.н. библиотека стандартных соединений, позволяющая легко и надежно задавать связи между различными элементами системы многих тел. Элементы системы могут быть 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 «Динамика многотельных систем» 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)
  • Плоское (3D)
  • Шаровое (3D)
  • Пазовое (3D)
  • Упрощенное пазовое (3D, 2D)
  • Неподвижное соединение (2D,3D)
  • Дистанционный шарнир (2D,3D)
  • Карданный шарнир (3D)


Дополнительные иллюстрации

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. В модели исследуется получение максимальной мощности двигателя и рассматривается принцип проектирования элементов конструкции. Модель трехцилиндрового поршневого двигателя, в которой имеются как жесткие, так и упругие детали. В модели исследуется получение максимальной мощности двигателя и рассматривается принцип 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 и гибкость при настройке анализа многотельных систем

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 конструкций из многих тел пользователь может вводить нелинейные свойства материалов, комбинируя модели материалов в модуле «Динамика многотельных систем» с модулем «Нелинейные материалы» или с модулем «Геомеханика». В то же время доступен учёт остальных физических явлений, например, явлений теплопередачи или электродинамики при использовании мультифизических связок и других специализированных модулей программы COMSOL Multiphysics.

Реализованная поддержка проведения анализа динамики многих тел во временной области, в частотной области, исследования на собственные частоты, 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.

В постобработке пользователю будут доступны следующие данные и возможности:

  • 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 «Усталость материала»

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 «Динамика многотельных систем».

Модуль «Динамика многотельных систем»

Ключевые особенности

  • Соединения, которые служат для ограничения относительного перемещения двух соединенных компонентов
  • Соединения, позволяющие фиксировать и ограничивать взаимное относительное перемещение двух соединенных компонентов указанным значением
  • Условия пружинной нагрузки на относительное перемещение в соединениях в равновесном состоянии либо с предварительной деформацией
  • Построение механических систем с сосредоточенными параметрами, состоящих из точечных масс, демпферов, пружин и т.п.
  • Можно задать условия демпфирования или подсоединения амортизатора для определения потерь при относительном перемещении в соединении
  • Соединения могут потребоваться для задания относительного движения между связанными компонентами
  • Для определенных типов соединений можно добавлять потери на трение: для призматических, петлевых, цилиндрических, винтовых, плоских соединений и для шаровых шарниров.
  • Условие соединения через кулачковый механизм
  • Приложение сил и моментов к соединениям всех типов в местах крепления компонентов
  • Запуск механизмов перемещения и жесткого вращения с заданными скоростями вокруг заданного центра вращения
  • Библиотека частей (CAD-заготовок) с параметризованными геометрическими элементами для внутренних, внешних шестерен и зубчатых реек

Области применения

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

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

Shift into gear

Stresses and Heat Generation in Landing Gear

Centrifugal Governor Simulator

Spring-Loaded Centrifugal Governor

Helicopter Swashplate Mechanism

Three-Cylinder Reciprocating Engine

Modeling Gyroscopic Effect

Assembly with a Hinge Joint

Shaft Vibration due to Gear Rattle and Bearing Misalignment

Slider Crank Mechanism

Каждая компания имеет уникальные требования к моделированию. Свяжитесь с нами, чтобы точно определить, подойдет ли программный пакет COMSOL Multiphysics® для решения ваших инженерных или научных задач. Обсудив основные аспекты с одним из наших менеджеров, 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 COMSOL", укажите свою контактную информацию, комментарии или вопросы и отправьте нам эту заявку. В течение одного рабочего дня вы получите ответ.

Следующий шаг:
Запрос
информации
о программе