練習(xí)一MotionView交互式建模與仿真

1、練習(xí)一 Motio nView 交互式建模與仿真本示例將練習(xí)以下四個方面內(nèi)容：（1 ）創(chuàng)建汽車后備箱蓋四桿機(jī)構(gòu)；（2）為模型附加H3D格式圖形文件；（3）使用MotionSolve進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)分析；（4）查看MotionSolve求解結(jié)果。練習(xí)中使用的模型如 圖1所示。圖2顯示了將要創(chuàng)建的四桿機(jī)構(gòu)。表1列出了模型中構(gòu)件定位點(diǎn)坐標(biāo)。圖1汽車后備箱蓋模型圖2汽車后備箱蓋四桿機(jī)構(gòu)簡圖表1模型中構(gòu)件定位點(diǎn)Poi ntXYZLabelVariableAP_a9215801124BP b9185801114CP c9155801104DP d8965801106EP_e8785801108FP f878

2、5801118GP g8305801080HP h7905801088IP i8255801109下的 motion_curve.csv,復(fù)制路徑 <installation directory>tutorialsmv_hv_hgmbd_modelinginteractivecreatePo in ts.tcl, poin t_data.csv, trun k.hm和trunklid.hm文件到工作文件夾<working directory> 下。第1步：創(chuàng)建點(diǎn)1. 啟動 MoitionView2. 點(diǎn)擊工具欄 Points按鈕：3. 點(diǎn)擊Add注：PointPai r

3、用來創(chuàng)建以總體坐標(biāo)系中X-Z平面為對稱面的兩個對稱點(diǎn)4. 在Label欄中輸入Point A5. 在Variable欄中輸入p_ALabel用來幫助用戶辨別不同的對象，Variable將提供給Moiti on View以識別不同的對象。當(dāng)然，在AddPoint or PointPair對話框中可以使用默認(rèn)的名稱。6. 點(diǎn)擊OK，彈出Points面板，Point A高亮顯示在點(diǎn)列表中。7. 輸入Point A的坐標(biāo)值 X，丫和Z8. 重復(fù)第37步，創(chuàng)建點(diǎn) Bl。注意在 Add Point or PointPair 對話框中替換每個點(diǎn)的Label和Variable 。注：點(diǎn)擊Apply按鈕可以一次

4、創(chuàng)建多個點(diǎn)。Data Summary 對話框?qū)@示所有已創(chuàng)建的點(diǎn)，同時在這個對話框中可以修改點(diǎn)的坐標(biāo)值。9. 上述點(diǎn)也可通過createPoints.tcl二次開發(fā)腳本創(chuàng)建。創(chuàng)建步驟如下：(1) 啟動 MotionView(2 )在 Tools 菜單下選擇 Comma nd Win dow(3) 鍵入 <working directory>createPoints.tcl ，點(diǎn)擊 ENTER(4) 選擇 <working directory>point_data.csv£ rkCon. 1.6 KainI- tlX|fait QtxnsQ電 Edit Lut&

5、lt;rpBiitflrjr 曲*cansole dlarjUay active 1 *(By Docufeems) 1 * cd DmtitetacE-ive圖3使用createPoints.tcl腳本創(chuàng)建坐標(biāo)點(diǎn)10.從視窗控制面部將視圖轉(zhuǎn)換為Lft視圖圖4已創(chuàng)建坐標(biāo)點(diǎn)的分布第2步：創(chuàng)建體(bodies)汽車后備箱蓋機(jī)構(gòu)由四個剛性桿連接而成，它們分別是：grou nd , in put, coupler和follower。默認(rèn)情況下，Motio nView 將自動創(chuàng)建grou nd，本步驟中將介紹描述如何創(chuàng)建in put， coupler和follower 。1. 點(diǎn)擊工具欄中Bodies按

6、鈕 w2. 點(diǎn)擊 Add，彈出 Add Body or BodyPair 對話框3. 在Label欄中輸入In put link，使用默認(rèn)的 Variable名稱4. 點(diǎn)擊OK此時，彈出Bodies面板，新建的體將高亮顯示在左側(cè)的模型樹中。5. 點(diǎn)擊 Properties 標(biāo)簽6. 鍵入下列數(shù)值：-Mass=1-Ixx， Iyy， lzz=1000 ， Ixy， Ixz， lyz=07. 激活CM Coordinates標(biāo)簽。在Origin按鈕下點(diǎn)擊Point，此時，Point按鈕將被淺藍(lán)色方框包圍，表 明Point處于激活狀態(tài)。8. 再次點(diǎn)擊Point按鈕，在彈出的 Select a Poi

7、nt對話框中選擇 G。或者在圖形區(qū)按住鼠標(biāo)左鍵直至出現(xiàn)G，釋放鼠標(biāo)，即可選擇Point G。使用默認(rèn)方向 orient two axes 。注：上面提及的兩種方法可以應(yīng)用到其他實(shí)體選擇操作中，如體，鉸鏈等。在選擇大地(Ground Body)或總體坐標(biāo)原點(diǎn)(Global Origin )時，可以點(diǎn)擊圖形區(qū)的總體坐標(biāo)系符號。9. 重復(fù)步驟19，創(chuàng)建余下的剛性桿Follower和Coupler。指定質(zhì)量及轉(zhuǎn)動慣量為：-Mass=1-Ixx， Iyy， Izz=1000 ， Ixy， Ixz， Iyz=010. 分別指定B和D為剛性桿Follower和Coupler的質(zhì)心。第3步：創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)副(rev

8、olute joints )A，C，E和F上，方向平行于總體坐汽車后備箱蓋機(jī)構(gòu)由四個旋轉(zhuǎn)副連接而成，旋轉(zhuǎn)副的分別位于點(diǎn)標(biāo)Y軸。1.點(diǎn)擊工具欄中Joi nt按鈕-2. 點(diǎn)擊 Add，彈出 Add Joi nt or Joi ntPair 對話框3. 在Label欄中輸入Ground-Follower，使用默認(rèn)的變量名4. 在 Type 欄中旋轉(zhuǎn) Revolute Joi nt5. 點(diǎn)擊OK。此時彈出Joi nt面板，新建的旋轉(zhuǎn)副高亮顯示在模型樹中。6. 在Connectivity標(biāo)簽中點(diǎn)擊 Body1，此時Body1按鈕被淺藍(lán)色方框包圍。7. 在圖形區(qū)按住鼠標(biāo)左鍵滑過總體坐標(biāo)系圖標(biāo)直至顯示Gro

9、und Body，釋放鼠標(biāo)左鍵。此時Bodies面板中Ground Body已被選作Body1，而淺藍(lán)色方框移動到Body2按鈕，表面Body2處于激活狀態(tài)。8. 點(diǎn)擊Body2，彈出Select a Body 對話框9. 在模型樹左側(cè)區(qū)域選擇Bodies列10. 在右側(cè)區(qū)域選擇 Follower11. 點(diǎn)擊OK返回Connectivity標(biāo)簽12. 在Origin欄下點(diǎn)擊 Point兩次，彈出 Select a Point對話框13. 選擇Point A作為旋轉(zhuǎn)副的原點(diǎn)14. 點(diǎn)擊OK15. 在Alignment Axis下指定旋轉(zhuǎn)副的方向。點(diǎn)擊Point左側(cè)下三角符號并選擇Vector16

10、. 選擇Global Y作為旋轉(zhuǎn)副方向17. 重復(fù)步驟115,創(chuàng)建余下旋轉(zhuǎn)副：表2四桿機(jī)構(gòu)中相關(guān)約束副參數(shù)Revolute Joint LabelBody1Body2Poi ntVectorGroun d-FollowerGroundFollowerAGlobal YFollower-CouplerFollowerCouplerCGlobal YCoupler- In putCouplerIn put LinkEGlobal YIn put-Gro undIn put LinkGroundFGlobal Y第4步：指定機(jī)構(gòu)運(yùn)動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動輸入可以指定為Lin ear， Expression或Cu

11、rve。本例中將使用一條曲線作為機(jī)構(gòu)動力輸入。1. 點(diǎn)擊工具欄中Curves按鈕一卜2. 點(diǎn)擊Add，彈出 Add Curves對話框3. 為新創(chuàng)建的曲線指定名稱（Label ）和變量名（Variable）4. 點(diǎn)擊OK，彈出Curves面板，新創(chuàng)建的曲線高亮顯示在模型樹中5. 選擇2D Cartesian和X，然后點(diǎn)擊文件瀏覽按鈕匸，彈出Select a file對話框6. 選擇 motion_curve.csv7. 默認(rèn)選擇 Type : UnknownRequest : Block 1Component : Column 18. 激活單選按鈕y,注意到此時 motion_curve.cs

12、v文件已被選擇9. 設(shè)置 Type : UnknownRequest : Block 1Component : Column 210. 點(diǎn)擊Show Curve按鈕可以預(yù)覽曲線11. 點(diǎn)擊工具欄中 Motions按鈕二"，彈出Motions面板12. 點(diǎn)擊 Add，彈出 Add Motion or MotionPair 對話框13. 為新的運(yùn)動關(guān)系指定名稱(Label )和變量名(Variable )14. 點(diǎn)擊OK，新的運(yùn)動關(guān)系咼亮顯示在模型樹中注：這種使用曲線來指定機(jī)構(gòu)運(yùn)動關(guān)系的方法也可用來指定其它約束(如Force , Spring Damper ,Bushing等)的屬性15

13、. 在Co nn ectivity標(biāo)簽中點(diǎn)擊 Joi nt兩次，彈出 Select a Joi nt對話框16. 從模型樹中選擇名為Input-Ground的旋轉(zhuǎn)副17. 在Properties標(biāo)簽中點(diǎn)擊 Lin ear右側(cè)下三角符號選擇 Curve18. 點(diǎn)擊Curve兩次，彈出Select a Curve對話框19. 從模型樹中選擇已創(chuàng)建的曲線并點(diǎn)擊OK。第5步：創(chuàng)建輸出創(chuàng)建結(jié)果輸出有三種方式：(1) 使用 Bodies , Points和Markers默認(rèn)的結(jié)果輸出(2) 直接查詢 Force , Bushing 和 Springle-damper 對象輸出(3) 創(chuàng)建基于上述對象輸出項(xiàng)

14、目的數(shù)學(xué)表達(dá)式進(jìn)行結(jié)果輸出在本步驟中將練習(xí)：(1) 創(chuàng)建兩物體間的位移輸出(2) 使用數(shù)學(xué)表達(dá)式創(chuàng)建In put Link物體上特定點(diǎn) G相對總體坐標(biāo)系的位移輸出。1. 在工具欄中點(diǎn)擊 Outputs按鈕 ，彈出Outputs面板2. 點(diǎn)擊Add，彈出 Add an Output對話框3. 為新創(chuàng)建的輸出指定名稱（Label ）和變量名（Variable ）,也可使用默認(rèn)值4. 點(diǎn)擊0K5. 創(chuàng)建兩物體上兩點(diǎn)之間的位移輸出-Body 1 和 Body 2 分別選擇 In put Link 和 Grou nd Body-Pt on Body1 和 Pt on Body2 分別選擇 Point 1

15、 和 Global Origin-記錄兩點(diǎn)間的位移（一點(diǎn)相對另一點(diǎn)位移）6. 創(chuàng)建另一個輸出：In put Link質(zhì)心與總體坐標(biāo)原點(diǎn)的X方向位移輸出。-點(diǎn)擊工具欄中Outputs按鈕-點(diǎn)擊Add-使用默認(rèn)的名稱和變量名-點(diǎn)擊OK-在 Properties 標(biāo)簽中選擇 Expressions圖5輸出面板-點(diǎn)擊F2欄，此時激活fx按鈕，點(diǎn)擊fx按鈕彈出Expression Building 對話框圖 6 Expression Building 對話框-在Motion標(biāo)簽中選擇DX-將光標(biāo)置于DX后的括號內(nèi)Bodies/Gr ound Body/cm-在Properties標(biāo)簽中，打開模型樹:-選

16、擇 idstringidfiAlf 血 ikinlriEE if ut*_ia_ri t 4_陰J vtr4 n«i>tVWTiwinSil«k«lmt- idii'ji圖7模型樹-點(diǎn)擊Apply-添加一個逗號(，)以分割下一個表達(dá)式。-在 Properties 標(biāo)簽中，打開模型樹：Bodies/Ground Body/Input link/cm-選擇 idstring-點(diǎn)擊Apply7. 編輯窗口中的表達(dá)式與下列表達(dá)式相一致'DX (MODEL.B_GROUND.cm.idstring,MODEL.b_0.cm.idstring)'

17、'DX(the_model.B_Gro un d.cm.idstri ng,the_model.b_0.cm.idstri ng)'8. 點(diǎn)擊OK注：上述表達(dá)式中變量名b_0代表in put link。如果在創(chuàng)建in put li nk時指定了不同的變量名，那么要使用這個指定的變量名來代替上式中的b_0。所有表達(dá)式均要求寫在符號 ''之間，該符號前后都不能有任何類似字母、空格以及數(shù)字等字符，否則MotionView會顯示下圖所示的錯誤信息，該符號與鍵盤中鍵為同一按鍵，而不是引號鍵。'oimectivi ty*ropeiti es;Define by：Ex

18、pression：|Expr«ssicn |Error Evaluatiftg9. 如需檢查錯誤，可進(jìn)入 Tools菜單下選擇Check Model模型中所有的錯誤將在 Message Log中列出。第6步：添加顯式圖形從廣義上說，Motio nView 中的圖形分為三類：隱式 (Implicit)，顯式(explicit)和外部圖形 (externalgraphics )。Implicit Graphics -指創(chuàng)建points , bodies , joints等對象時在 MotionView中生成的小圖標(biāo)。它們只在建模 過程中幫助用戶確認(rèn)操作正確與否，在運(yùn)行仿真過程動畫時不顯示

19、。Primitive Graphics-指圓柱，立方體，球體等基本圖形，用以幫助用戶更好的查看模型External Graphics -用戶可以將多種格式 的 CAD文件及 HyperMesh 文件輸入至U MotionView 中。MotionView 的Import CAD or FE 菜單能夠?qū)?CAD文件及 HyperMesh文件轉(zhuǎn)換成 MotionView 可以 識別的h3d格式文件。同時，用戶可將.g文件，ADAMS的.shl文件以及wavefront的.obj文件直接輸入到MotionView 中。1. 打開所有的隱式圖形(Implicit graphics )-在 Model

20、菜單中選擇 Implicit Graphics .-激活Visible復(fù)選框-隱式圖形的狀態(tài)(圖形顯示或隱藏)將不會保存在當(dāng)前的模型文件中。MotionView在以下幾種情況中使用默認(rèn)設(shè)置：(1) 在其它窗口中創(chuàng)建一個新的模型(2) 啟動一個新的會話(3) 載入一個已有的.mdl或.mvw模型到新的會話中-為了更好的觀察四桿機(jī)構(gòu)，需要在模型中添加顯式圖形(explicit graphics )2. 在工具欄中點(diǎn)擊 Graphics按鈕3. 點(diǎn)擊 Add，彈出 Add Graphics or Graphics 對話框4. 在Add Graphics or Graphics 對話框中輸入圖形名稱

21、(Label)和變量名(Variable )，可以使用默認(rèn)的名稱5. 在Type下拉菜單中選擇Cylinder并點(diǎn)擊OK6. 在Connectivity標(biāo)簽中，雙擊 Body按鈕，在 Select a Body列表中選擇 Follower并點(diǎn)擊 OK。此時，新創(chuàng)建的圖形與Body相關(guān)聯(lián)。7. 點(diǎn)擊Origin下的Point指定圓柱的原點(diǎn)8. 選擇 Point A9. 點(diǎn)擊 Directi on 下的 Poi nt10. 選擇 Point C11. 在Propertie標(biāo)簽中的 Radius 1欄中輸入 212. 重復(fù)步驟211，為余下的Bodies創(chuàng)建圖形。第7步：添加外部模型MotionVi

22、ew 可通過 HyperMesh 將 HyperMesh、Catia、IGES、STL、VDAFS、ProE 及 UG 等格式的模 型轉(zhuǎn)換成Moti on View識別的文件以生成更加準(zhǔn)確的圖形。 本步驟中將使用這種轉(zhuǎn)換功能將一個HyperMesh格式的汽車后備箱蓋文件轉(zhuǎn)換成 H3D格式文件。1. 在 Tools 菜單中選擇 Import CAD or FE ，彈出 Import CAD or FE 對話框2. 在 Input File 欄中選擇 HyperMesh3. 在Output File欄中選擇H3D4. 點(diǎn)擊In put File右側(cè)的文件瀏覽器按鈕，選擇trun klid.hm作為

23、輸入文件5. 點(diǎn)擊Output File右側(cè)的文件瀏覽器按鈕，指定輸出的H3D格式文件名為trunklid.h3dImport CAD or FE 程序?qū)⒑笈_運(yùn)行 HyperMesh將HyperMesh格式文件轉(zhuǎn)換成 H3D文件。6. 點(diǎn)擊OK，轉(zhuǎn)換結(jié)束后，將提示轉(zhuǎn)換成功信息"Import Succeeded !”7. 按照步驟16將trunk.hm轉(zhuǎn)換為trunk.h3d第8步：輸入 H3D文件，并將trun klid.h3d 文件與In put link 關(guān)聯(lián)1. 點(diǎn)擊工具欄中的 Graphics按鈕，彈出 Graphics面板2. 點(diǎn)擊Add，在Add Graphics or

24、GraphicPair對話框中，指定圖形名稱及變量名3. 在Type下列菜單，選擇 File。確認(rèn)one graphic per component 復(fù)選框未激活。點(diǎn)擊文件瀏覽按鈕，選擇trunklid.h3d文件并點(diǎn)擊 OK。4. 在Connectivity標(biāo)簽中，雙擊 Body 按鈕，在 Select a Body列表中選擇 Follower并點(diǎn)擊OK。5. 重復(fù)步驟14將trunk.h3d與Ground相關(guān)聯(lián)。第9步：使用MotionSolve 求解模型MotionSolve可以進(jìn)行多體系統(tǒng)的靜力學(xué)、準(zhǔn)靜力學(xué)、運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)分析。它與MotionView完全集成，MotionSolve的輸入文件是由 MotionView 創(chuàng)建XML格式文件。本步驟將使用 MotionSolve執(zhí)行汽車后備箱蓋的運(yùn)動學(xué)分析，仿真時間為1s,仿真步長0.0025s。