Обновления модуля Динамика многотельных систем

Основными новыми функциями модуля Динамика многотельных систем в COMSOL Multiphysics® версии 5.3а являются новые физические интерфейсы для моделирования сосредоточенных механических систем и новый тип соединения Cam-Follower (Кулачковый следящий элемент). Ниже можно ознакомиться с этими возможностями динамики многотельных систем.

Физический интерфейс Lumped Mechanical System (Сосредоточенная механическая система)

В новом физическом интерфейсе Lumped Mechanical System (Сосредоточенная механическая система) возможно моделирование дискретных механических систем без графики, используя массы, амортизаторы, пружины и т. д. Это особенно удобно для создания эквивалентных моделей схем в электромеханических системах, например громкоговорителях. Интерфейс может добавляться к компонентам любой размерности от нуля до трех, а сосредоточенные компоненты могут подключаться к конечноэлементной модели любой размерности.

Демонстрация интерфейса Lumped Mechanical System (Сосредоточенная механическая система) в модуле Динамика многотельных систем.

Доступные опции в интерфейсе Lumped Mechanical System (Сосредоточенная механическая система).

Доступные опции в интерфейсе Lumped Mechanical System (Сосредоточенная механическая система).

Соединение Cam-Follower (Кулачковый следящий элемент)

Новое соединение Cam-Follower (Кулачковый следящий элемент) в интерфейсе Динамика многотельных систем используется для моделирования ситуации, когда точка одного объекта следует за границей другого объекта. Этот новый инструмент позволяет гораздо проще, чем раньше, моделировать кулачковый вал и другие аналогичные механизмы. Детали кулачкового вала и ролик могут быть жесткими или упругими. В результате, используя эту опцию, можно также получить силу контакта между двумя частями.

Геометрия новой модели с соединением Cam-Follower (Кулачковый следящий элемент) в версии 5.3a программного продукта COMSOL.

Механизм с кулачковым следящим элементом, моделируемый новым соединением с таким же названием.

Механизм с кулачковым следящим элементом, моделируемый новым соединением с таким же названием.

Улучшенные стандартные графики

Обновлены стандартные графики в физических интерфейсах механики конструкций для создания более информативной визуализации. Соответственно, обновлены учебные примеры в Библиотеке приложений. Некоторые из наиболее очевидных изменений заключаются в следующем:

*Цветовая схема RainbowLight для графиков напряжений фон Мизеса. * Цветовая схема AuroraBorealis для графиков форм мод, исследований собственных частот и линейного изгиба. *Для графиков форм мод отключены обозначения, чтобы обратить внимание на то, что амплитуда моды не имеет физического смысла. * Цветовая схема Wave с симметричным цветовым диапазоном для графиков распределенной нагрузки в интерфейсах _Beam_ (Балка) и _Truss_ (Ферма) * Это позволяет наглядно различать, например, натяжение и сжатие * В анализе контакта добавлен график контактного давления в виде линейного графика (двухмерный) и контурного графика (трехмерный) * Добавлены обозначения для стандартного графика Stress Linearization (Линеаризация напряжений). * Добавлены новые цвета для стандартного графика Undeformed geometry (Недеформированная геометрия), который строится в интерфейсе _Shell_ (Оболочка) * При использовании модели материалов, такой как пластичность или ползучесть, на график напряжений накладывается контурный график соответствующего значения деформации, например, эффективная пластическая деформация. Применимо для модуля Нелинейные материалы и модуля Геомеханика. * В интерфейсе _Fatigue_ (Усталость) для прогнозирования числа циклов до отказа и для коэффициентов использования применяется цветовая схема Traffic * Применимо для модуля _Fatigue_ (Усталость материала)

Визуальное сравнение улучшенного стандартного графика в версии 5.3a COMSOL Multiphysics и более старой версии программного обеспечения.

В этом примере можно увидеть более яркие цвета на графике напряжения (цветовая схема RainbowLight) и добавлены по умолчанию контуры пластической деформации и контуры контактного давления. Для сравнения представлен стандартный график в версии 5.3 COMSOL Multiphysics® для этой же модели.

В этом примере можно увидеть более яркие цвета на графике напряжения (цветовая схема RainbowLight) и добавлены по умолчанию контуры пластической деформации и контуры контактного давления. Для сравнения представлен стандартный график в версии 5.3 COMSOL Multiphysics® для этой же модели.

Новая учебная модель Modeling a Radial Cam-Based Valve-Opening Mechanism (Моделирование радиального кулачкового механизма открытия клапана).

В данной учебной модели изучается пружинный механизм открытия клапана с качающимся рычагом и плоским кулачком. Все компоненты системы моделируются как жесткие тела и соединяются между собой призматическими, шарнирными соединениями и соединениями со скользящей шпонкой, а также новым соединением с кулачком, работающим по ролику. Расчет переходных процессов выполняется для различных значений жесткости пружин. К выходным параметрам модели относятся, в частности, скорость и ускорение ролика, сила соединения кулачка и ролика, а также требуемый момент.

Визуализация результатов модели радиального кулачкового механизма открытия клапана.

На графике скалярного поля отображается вертикальная составляющая скорости, а стрелки показывают поле скорости в компоненте. На графике показана история ускорения ролика.

На графике скалярного поля отображается вертикальная составляющая скорости, а стрелки показывают поле скорости в компоненте. На графике показана история ускорения ролика.

Путь в Библиотеке приложений:
Multibody_Dynamics_Module/Tutorials/radial_cam_follower

Новая учебная модель Lumped Model of a Vehicle Suspension System (Сосредоточенная модель ходовой части автомобиля)

В данной модели анализ системы подвески автомобиля, имеющей 11 степеней свободы, проводится с использованием сосредоточенной модели. Узлы_ Mass_ (Масса), Spring (Пружина) и Damper (Демпфер) в интерфейсе Lumped Mechanical System (Сосредоточенная механическая система) используются для моделирования колес, в том числе подвески, а также сидений с пассажирами. Кузов автомобиля, имеющий 3 степени свободы, моделируется как твердое тело в интерфейсе Multibody Dynamics (Динамика многотельных систем). Для расчета движения автомобиля и уровней вибрации сидений для заданного дорожного профиля выполняется расчет переходных процессов.

Коллаж из учебной модели Lumped Model of a Vehicle Suspension System (Сосредоточенная модель ходовой части автомобиля).

В концептуальной модели корпуса автомобиля показаны колеса и сидения (фон), смоделированные на основе соответствующих узлов в интерфейсеLumped Mechanical System (Сосредоточенная механическая система) (прозрачный) для вычисления ускорения для четырех сидений (на переднем плане).

В концептуальной модели корпуса автомобиля показаны колеса и сидения (фон), смоделированные на основе соответствующих узлов в интерфейсеLumped Mechanical System (Сосредоточенная механическая система) (прозрачный) для вычисления ускорения для четырех сидений (на переднем плане).

Путь в Библиотеке приложений:
Multibody_Dynamics_Module/Automotive_and_Aerospace/lumped_vehicle_suspension_system

Новая учебная модель Lumped Model of a Human Body (Сосредоточенная модель человеческого тела)

В этой модели можно выполнять анализ сосредоточенной модели человеческого тела с 5 степенями свободы. Узлы Mass (Масса), Spring (Пружина)_ и Damper (Демпфер) в интерфейсе Lumped Mechanical System (Сосредоточенная механическая система) используются для моделирования человеческого тела и взаимодействия «подошва-почва». Сначала для определения собственной частоты колебаний системы выполняется анализ частот собственных колебаний. Затем для вычисления отклика системы на определенное базовое возбуждение выполняется расчет частотной характеристики.

График коэффициента передачи из учебного примера Lumped Model of a Human Body (Сосредоточенная модель человеческого тела).

Коэффициент передачи вибрации от земли к нижней части тела для трех различных значений жесткости почвы.

Коэффициент передачи вибрации от земли к нижней части тела для трех различных значений жесткости почвы.

Путь в Библиотеке приложений:
Multibody_Dynamics_Module/Biomechanics/lumped_human_body

Обновленная учебная модель Lumped Loudspeaker Driver Using Lumped Mechanical System (Сосредоточенный электродинамический громкоговоритель, использующий сосредоточенную механическую систему)

Это модель громкоговорителя с подвижной катушкой, в которой сосредоточенные параметры моделируют работу электрических и механических компонентов динамика. Параметры Тиля – Смолла (расчет в режиме малых сигналов) служат в качестве входных данных для сосредоточенной модели. В этой модели механические параметры динамика: подвижная масса, податливость подвески и механические потери в подвеске — моделируются с помощью интерфейса Lumped Mechanical System (Сосредоточенная механическая система).

График из учебной модели Lumped Loudspeaker Driver (Сосредоточенный электродинамический громкоговоритель).

Поле давления, представленное графически в виде изоповерхностей (над конусом динамика) и в виде графика скалярного поля (под конусом динамика).

Поле давления, представленное графически в виде изоповерхностей (над конусом динамика) и в виде графика скалярного поля (под конусом динамика).

Путь в Библиотеке приложений:
Acoustics_Module/Electroacoustic_Transducers/lumped_loudspeaker_driver_mechanical