Обновления модуля Динамика многотельных систем

В версии COMSOL Multiphysics® 5.4 пользователи модуля Динамика многотельных систем могут работать с взаимодействием жидкости и конструкции в сборках, гибких креплениях и системах координат, что упрощает постобработку. Ниже приведены подробные сведения об этих возможностях динамики многотельных систем.

Взаимодействие жидкости и конструкции в сборках

В состав мультифизической связи Fluid-Structure Interaction (Взаимодействие жидкости и конструкции) теперь входит взаимодействие между жидкостями и многотельными системами, благодаря чему возможно изучать задачи взаимодействия механизма с жидкостью. Поскольку большинство многотельных систем строится в виде сборок, добавлена новая взаимосвязь, при которой сетка на поверхности твердого тела может сдвигаться, следуя за сеткой в жидкой области.

Модель взаимодействия жидкости и многотельной системы.

Механизм, погруженный в жидкость, смыкает лопасти и проталкивает себя вперед благодаря реактивному эффекту. Стрелки малинового цвета показывают скорость движения элементов механизма, а стрелки красного цвета показывают скорость жидкости. Цвет жидкости указывает на давление, а цвет механизма — на смещение.

Механизм, погруженный в жидкость, смыкает лопасти и проталкивает себя вперед благодаря реактивному эффекту. Стрелки малинового цвета показывают скорость движения элементов механизма, а стрелки красного цвета показывают скорость жидкости. Цвет жидкости указывает на давление, а цвет механизма — на смещение.

Гибкие крепления

Функция Attachment (Крепление) дополнена новой опцией Flexible (Гибкое). При ее использовании можно избежать нереалистичных напряжений и жесткости на границах соединения крепления. С новой опцией граница может деформироваться, а зависимость применяется в усредненной мере с сохранением равновесия нагрузки и момента.

Эта функция используется в следующих моделях:

Пример использования гибкого крепления в модели.

Сравнение локального напряженного состояния вблизи шарнирного соединения при использовании как жесткого, так и гибкого крепления.

Сравнение локального напряженного состояния вблизи шарнирного соединения при использовании как жесткого, так и гибкого крепления.

Подшипник качения

В интерфейс Multibody Dynamics (Динамика многотельных систем) добавлено шесть видов подшипников качения, благодаря чему обеспечивается высокоточное моделирование вращающихся тел с подшипниками. Каждый из подшипников может иметь один или два ряда элементов качения. Модель подшипника содержит нелинейное представление жесткости контакта между элементами качения и внутренними и внешними кольцами. Помните о том, что для использования этой функции требуется лицензия на модуль Роторная динамика.

Шесть видов подшипников.

Наброски подшипников разных видов и их геометрические параметры.

Наброски подшипников разных видов и их геометрические параметры.

Системы координат для представления результатов

В модели динамики многотельных систем может понадобиться построить график с отображением результатов, например, смещения или скоростей, в системе координат, расположенной относительно движущейся детали. Теперь это можно сделать, выбрав Body defining reference frame (Тело, определяющее систему координат) в новом разделе Results (Результаты) узла Multibody Dynamics (Динамика многотельных систем). В качестве тела для определения системы координат можно выбрать любую опцию: Rigid Domain (Жесткая область), Attachment (Крепление) или Gear (Шестерня).

Эта функция используется в следующих моделях:

Модель лопасти вертолетного винта с системами координат.

Траектория движения кончика лопасти вертолетного винта, представленная в системе координат, вращающейся вместе с креплением лопасти.

Траектория движения кончика лопасти вертолетного винта, представленная в системе координат, вращающейся вместе с креплением лопасти.

Условие качения с аналитической нормальной ориентацией

Для граничного условия Roller (Качение) теперь можно задать аналитическую поверхность, по которой перемещается конструкция, и, таким образом, условие качения применимо к конечным смещениям и поворотам. Эту новую функцию можно использовать, чтобы избежать ситуаций, в которых нормали к границе не имеют идеальной ориентации, например, при использовании импортированных сеток.

Демонстрация граничного условия Roller (Качение).

Условие качения, заданное как поверхность цилиндрической формы, используется на центральном отрезке стержня. Стержень может свободно вращаться вокруг своей оси и менять ее положение.

Условие качения, заданное как поверхность цилиндрической формы, используется на центральном отрезке стержня. Стержень может свободно вращаться вокруг своей оси и менять ее положение.

Распределение нагрузки качения

При использовании опции Radial Roller Bearing (Радиальный роликовый подшипник) распределение контактных сил точно вычисляется методами механики конструкций для расчета усилий, передаваемых от одного ролика к другому. В таких подшипниках теперь можно визуализировать распределение нагрузки качения на границах, соединенных с внутренним кольцом. Эта возможность доступна в интерфейсе Multibody Dynamics (Динамика многотельных систем) при наличии лицензии на использование модуля Роторная динамика.

Модель с опцией Radial Roller Bearing (Радиальный роликовый подшипник).

Смещение роторов и нагрузок качения во всех подшипниках в сборке приводного ротора. В правом верхнем углу: вид спереди.

Смещение роторов и нагрузок качения во всех подшипниках в сборке приводного ротора. В правом верхнем углу: вид спереди.