adams是怎么进行运动学分析的原理

熙哥~童姐?? 2024-11-15 17:23:01

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在前面的博文中两次谈过如何学习ansys，却没有一篇提到如何学习adams，这对于adams似乎不大公平。这是为什么呢？可能，在我心中有一种情结，觉得adams比较简单，很容易学会，似乎不用多说什么。但是我在多年的教学中发现，对于机械系的大学生而言，adams比ansys更有用。ansys，虽然我经常在鼓吹它的好，但是它的门槛比较高，即便是大四的学生，对于ansys，要勉强入门都很困难。那么，我不如谈一些更加实用的软件，比如adams，它几乎可以适用于每个机械系的学生，而且非常容易上手，更有意思的是，它相当有用。下面就简单的谈谈adams，并说说我学习它的体会。adams是一个多体动力学软件，说白了，就是对机构做动力学分析的软件。说得更直截了当一些，它是理论力学以及机械原理，机械振动的辅助分析软件。理论力学中的绝大部分静力学，运动学，动力学问题，可以用adams轻而易举的解决；对于机械原理中的机构分析和设计，adams也是绝佳的辅助工具；至于机械振动中的单自由度系统，多自由度系统的振动，乃至连续体的振动问题，都可以用adams来解决。除了做分析以外，adams也可用于优化设计，它提供了一整套做试验设计，优化设计的工具。无需任何编程，就可以轻松的对机构做优化设计，因此，它也是机构优化设计的工具。那么，谁可以学习adams?如何学习adams呢？先回答第一个问题，谁可以学习adams.首先，在大二上学期，在学习理论力学的同时，就可以学习adams，用它来做一些动画，帮助自己理解机构；其次，在大二下学期，在学习机械原理的时候，可以用adams来帮助自己做连杆机构，凸轮机构，齿轮机构的分析与设计；再次，在大三，学习机械振动的时候，可以用adams来帮助自己理解单自由度系统，两自由度系统，多自由度系统的振动行为。最后，在学习优化设计的时候，可以用admas来帮助自己做优化设计，学习如何先做试验设计，再做优化设计的流程，从而对于机构的方案设计有一个完整的概念。第二个问题，如何学习adams呢？adams是由很多模块组成的，如下图。其中，car,chas**,dirveline------主要是与汽车某个零部件设计相关的专业模块，开始学习的时候不用理睬；flex------------------------是柔性体模块，开始学习时也不用看它；insight---------------------是优化设计模块，等大家学习完优化设计这门课程后再去看它，solver-----------------------是求解器，我们几乎不用直接与它打交道，一个按钮就可以调用。view-------------------------这是我们用得最多的模块，用于建模，分析。postprocessor----------------后处理模块，用的很多。可见，对于adams，我们最开始只要用view和postprocessor就足够了。而其中postprocessor这个后处理模块用起来相当容易，我们的主要精力应该是在view上。下面谈谈如何用view.首先给出adams2013/view的主界面。使用admas基本上就是三步：（1）建模。在view里面。（2）分析.在view里面，按动一个按钮启动计算，这实际上是adams的核心。不过我们不需要了解其细节。（3）后处理.在view里面，按动一个按钮就可以进入到该后处理软件，然后也可以在该后处理软件中按一个按钮迅速回到view这个软件。总体上而言，第一步，建模是核心。建模，要建立什么样的模型呢？对于我们机械系的同学而言，就是创建一个机构。我们知道，机构是由构件通过运动副连接而成的运动链，其中有一个构件是固定在地面上的。因此，创建机构很容易，先创建构件，然后创建运动副，接着施加驱动，这就可以了。构件可以是实体或者是点，线这样的几何元素；运动副就是在机械原理中出现的转动副，移动副这些东西；而驱动无非就是施加转动速度，移动速度。另外，也可以施加驱动力和驱动力偶。这样，机构的模型就建成了，然后就可以开始做分析。而后处理中，无非就是看看构件或者构件上的某个点，它的位移，速度和加速度曲线。或者，是考察运动副上的约束力是如何变化的。所以，它最后求解的实际上是理论力学最关心的内容。这就是adams。因此，要学习adams，建议从大二上学期就开始，当老师讲解运动学部分时，学生就可以开始安装adams，并在里面创建机构，用之试探着求解理论力学的运动学里面的习题。这会很有意思。因为我们发现，理论力学习题中那些很难理解的机构现在运动起来了！而且它可以给出任何一个点的位移，速度和加速度曲线，从而可以对我们求解的结果进行验算。而在学习机械原理的时候，尤其是对于四杆机构，adams的用处相当的大。我们可以创建各种四杆机构，然后给原动件施加驱动，很快我们就发现，当四杆长度不满足杆长条件时，的确没有周转副出现。当我们经过调试满足杆长条件以后，通过改变固定杆件，就可以很兴奋的看到它的确有时候是双曲柄机构，有时候是双摇杆机构，有时候是曲柄摇杆机构。更有意思的是，我们在设定一个角度测量以后，可以方便的看到压力角是如何随着原动件的转动而变化的，这一点对于凸轮机构同样适用。对于笔者而言，adams最大的用处是做方案设计。当我们做方案设计的时候，可能在autocad中做出不少方案，那么这些方案的运动会按照自己的想象进行吗？此时，adams是绝佳的工具。通过简单的绘制线条和圆圈，我们就可以得到机构运动简图，从而考察该机构的运动过程，进行方案的评选。其中的乐趣，只有大家用到以后才有体会。暂时就说这么多吧。总之，adams从大二开始就可以伴随我们的整个大学期间，无论是对于课程的学习，还是做创新设计，课程设计，毕业设计，都相当有用。建议每个机械系的大学生都学好adams. 20210311

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