H42-Teamcenter-Simcenter-3D運動仿真在行業(yè)中的解決方案-汪永財

1、上海聯(lián)宏信息技術有限公司Simcenter 3D運動仿真在行業(yè)中的解決方案作者：汪永財 審校：冒小萍一、 機械行業(yè)運動仿真介紹如今的很多產(chǎn)品都來自復朵的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境，需要將機械功能 與電子、軟件及控制功能等各個方面相結合來進行復雜的系統(tǒng)化性 能分析。尤其是產(chǎn)品在工作狀態(tài)下的實際性能分析，對于一些簡單 軟件是很難達到分析目的。在機械設計領域，其設計工程主要可分為原理方案設計、運動 學分析、靜力學或動力學分析、方案及系統(tǒng)優(yōu)化、強度分析計算和 結構設計等幾個階段。傳統(tǒng)的設計方法可以通過理論分析計算實 現(xiàn)，但在大多數(shù)情況下，為了避免復雜的理論分析計算，在機械設 計過程中經(jīng)常采用“經(jīng)驗法”、“類比法“或

2、”試湊法”等方法，這 樣不但會延長設計周期和降低工作效率，而且容易導致設計結果不 準確，很難得到滿意的結果，也缺乏科學的理論根據(jù)，所以傳統(tǒng)的 驗證方法不再足夠有效?，F(xiàn)代開發(fā)流程必須變得具有預測性，使用 實際產(chǎn)品的“Digital Twin驅(qū)動設計并使其隨著產(chǎn)品進化保持同步， 此外還要求具有并支撐的智能報告和數(shù)據(jù)分析功能的仿真和測試技 術。二、運動仿真需求滿足設計三維模型直接創(chuàng)建機械系統(tǒng)多體動力學、運動學仿 真模型。滿足利用剛柔耦合仿真的方法快速準確分析各零部件在動態(tài) 運動過程。同結構有限元與多體動力學軟件為基礎，建立數(shù)字化樣機仿 真平臺功能。滿足CAD/CAE高度一體化平臺的要求。具有完整的接

3、觸分析的能力。三、聯(lián)宏科技Simcenter Motion運動仿真解決方案聯(lián)宏科技基于西門子工業(yè)軟件，針對行業(yè)的運動仿真分析有著專 業(yè)的Simcenter 3D數(shù)字化仿真解決方案?？梢越柚鶶imcenter 3D Motion I具，我們可以進行機構的動態(tài)干涉檢查，跟蹤剛體的運動 軌跡，分析機構中剛體的各項參數(shù)。確認構件各點的軌跡、位移、 速度及加速度，執(zhí)行與實際運動狀況相似的仿真測試，輸出所要求 的位置、力/力矩、速度、加速度等測量值。Simcenter 3D Motion仿真技術是一種建立在機械系統(tǒng)運動 學、動力學理論和計算機實用技術基礎山的新技術，涉及建模、運 動控制、機構學、運動學和動

4、力學等方面的內(nèi)容，主要是利用計算 機來模擬機械系統(tǒng)在真實環(huán)境下的運動和動力特性，并根據(jù)機械設 計要求和仿真結果，修改設計參數(shù)直至滿足機械性能指標要求或?qū)?整個機械系統(tǒng)進行優(yōu)化的過程如下圖所示機械運動仿真步驟示意 圖。系統(tǒng)方案的規(guī)則、原理設訃、分析方法及判 定標準零部件扌零部件的建模、裝配關系的立義和運動關系占棋里彳的崔義運動環(huán)境設置I建（力、重力、彈簧力和陰尼力）、的施加及初始條件的泄義運動仿真分析型的泄義（運動學、動力學、靜力學）柔性體或1D控制系統(tǒng)輸入衛(wèi)動令析的結果及運動特性曲線（如位移、紳綸黒輸岀加速度等）的可視化創(chuàng)建為，干涉檢不慘數(shù)化跟蹤測量等Simcenter 3D運動仿真分析在各領

5、域的突破性改進，具體表現(xiàn)在 下而幾個方而?；谠O計三維模型直接創(chuàng)建機械系統(tǒng)多體動力學、運動學仿 真模型，在設計仿真一體化的環(huán)境中進行空間動態(tài)干涉檢查 與測量、運動軌跡跟蹤、運體包絡生成。如汽車懸掛系統(tǒng)動 軸的運動位移、速度、加速度等（考慮應力、應變的影響）。能夠利用剛柔耦合仿真的方法快速準確分析各零部件在動態(tài) 運動過程中的受力與變形，應力應變等，包括局部的更精細 的分析。如在電機、液壓系統(tǒng)驅(qū)動下，各級齒輪、蝸輪蝸桿、 箱體、軸承等的受力與變形情況。以結構有限元與多體動力學軟件為基礎，建立數(shù)字化樣機仿真平臺，在一體化環(huán)境中完成從整機、子系統(tǒng).控制系統(tǒng)至 零部件的完整虛擬驗證，對機械系統(tǒng)的運動學動

6、力學與控制 系統(tǒng)進行仿真分析，對結構的強度剛度、振動模態(tài)與振動響 應、及疲勞耐久性進行分析。 CAD/CAE高度一體化。設計、仿真在同一環(huán)境中進行，無數(shù) 據(jù)交換之憂，具備強大的數(shù)據(jù)更新能力。所有分析過程基于 同一個軟件平臺完成，不需要學習多種復雜的前后處理軟件。 采用關聯(lián)文件管理分析數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的實時更新。完整的接觸分析能力，豐富的二維和三維接觸類型，可以進 行球?qū)η?、球?qū)η?、球?qū)ζ矫?、曲面對曲而、線對線等各 種形式剛體與剛體之間的接觸和碰撞。四、 運用Simcenter 3D Motion好處和優(yōu)勢Manage within Tcamcenter - TC4SimDirect CAD f

7、ile import. Standards PLMOpen通過機械系統(tǒng)的運動仿真，不但可以對整個機械系統(tǒng)進行運 動模擬，以驗證設計方案是否正確合理，運動和力學性能參數(shù)是 否滿足設計要求，運動機構是否發(fā)生干涉等，還可以及時發(fā)現(xiàn)設 計中可能存在的問題，并通過不斷改進和完善，嚴格保證設計階 段的質(zhì)量，縮短了機械產(chǎn)品的研制周期，提高了設計成功率，從 而不斷提高產(chǎn)品在市場中的競爭力。因此，機械運動仿真當前己 經(jīng)成為機械系統(tǒng)運動學和動力學等方而研究的一種重要手段和方 法，并在交通、國防、航空航天以及教學等領域都得到了非常廣 泛的應用。五、關于聯(lián)宏科技上海聯(lián)宏創(chuàng)能信息科技有限公司（以下簡稱聯(lián)宏科技）是在西門 子工業(yè)軟件公司支持下成立的，旨在為中國國內(nèi)重點用戶提供西門子 工業(yè)軟件公司全線產(chǎn)品