第三大講第三章創(chuàng)新機構(gòu)的虛擬設計與仿真第一節(jié)產(chǎn)品設計數(shù)字化第二節(jié)虛擬樣機技術簡介第三節(jié)基于ADAMS的機械系統(tǒng)虛擬設計與仿真信息技術對企業(yè)的影響:第一節(jié)產(chǎn)品設計數(shù)字化

企業(yè)信息化是用信息技術改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和實現(xiàn)信息化帶動工業(yè)化的突破口。企業(yè)信息化將信息技術、自動化技術、現(xiàn)代管理技術與制造技術相結(jié)合，帶動產(chǎn)品設計方法和工具的創(chuàng)新，企業(yè)管理模式的創(chuàng)新，企業(yè)間協(xié)作關系的創(chuàng)新，實現(xiàn)產(chǎn)品設計制造和企業(yè)管理的信息化、生產(chǎn)過程控制的智能化、制造裝備的數(shù)字化、咨詢服務的網(wǎng)絡化，全面提升企業(yè)的競爭力。企業(yè)信息化技術的5個主要特征：管理數(shù)字化設計數(shù)字化生產(chǎn)過程數(shù)字化制造裝備數(shù)字化企業(yè)數(shù)字化管路設計強度分析結(jié)構(gòu)分析數(shù)字預裝配CAM裝配過程仿真裝配過程仿真設計數(shù)字化

通過實現(xiàn)產(chǎn)品設計手段與設計過程的數(shù)字化和智能化，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，促進產(chǎn)品的數(shù)字化，提高企業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新能力。

產(chǎn)品設計雖然只占產(chǎn)品整個成本的5％，但它卻影響產(chǎn)品整個成本的70％。產(chǎn)品設計數(shù)字化的技術的發(fā)展

以并行工程思想為指導，建模/仿真技術為核心,以已有的各領域CAD/CAE/仿真技術為工具的虛擬樣機技術。Time=$基于虛擬樣機的設計的開發(fā)時間無虛擬樣機的傳統(tǒng)設計的開發(fā)時間產(chǎn)品設計數(shù)字化的技術的發(fā)展虛擬樣機概念產(chǎn)品第二節(jié)虛擬樣機技術簡介1.虛擬樣機2.虛擬樣機技術的特點3.虛擬樣機的相關技術4.虛擬樣機仿真分析基本步驟1.虛擬樣機

虛擬樣機是由分布的、不同工具開發(fā)的、甚至異構(gòu)的子模型組成的模型聯(lián)合體：產(chǎn)品的CAD模型產(chǎn)品的外觀表示模型產(chǎn)品的功能和性能仿真模型產(chǎn)品的各種分析模型（可制造性、可裝配性等）產(chǎn)品的使用和維護模型以及環(huán)境模型等；在產(chǎn)品全生命周期中的虛擬樣機需求樣機概念樣機工程樣機最終樣機1.虛擬樣機需求論證概念設計詳細設計生產(chǎn)、裝配維護1.1需求樣機

需求樣機是根據(jù)用戶需求建立的未來產(chǎn)品的可視化和數(shù)字化描述，描述產(chǎn)品功能和外部行為的結(jié)構(gòu)模型?；拘阅艽致钥蚣?.2概念樣機

概念樣機是根據(jù)需求樣機的要求，對所提出未來產(chǎn)品的方案設想的可視化和數(shù)字化描述細化了功能模塊物理細節(jié)和可視化描述可制造性、可裝配性進行概略評估1.3工程樣機

工程樣機是概念樣機的進一步細化，主要由產(chǎn)品的各種物理性能模型、CAD模型以及其他模型組成仿真試驗，評估詳細設計方案的優(yōu)缺點對產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)進度、成本、質(zhì)量提出更為全面的要求1.4最終樣機

原型樣機是將原有樣機與實際使用環(huán)境相結(jié)合，檢驗產(chǎn)品的實際使用效果，評估進一步改進設計方案的可能性加入可靠性模型、維護模型和可用性模型，支持產(chǎn)品的虛擬維護加入虛擬仿真模型和操作模型，支持產(chǎn)品的使用訓練模擬2.虛擬樣機技術的特點強調(diào)系統(tǒng)的觀點----強調(diào)在系統(tǒng)的層次上模擬產(chǎn)品的外觀、功能和在特定環(huán)境下的行為；

涉及產(chǎn)品全生命周期----虛擬樣機可應用于產(chǎn)品開發(fā)的全生命周期，并隨著產(chǎn)品生命周期的演進而不斷豐富和完善；

生產(chǎn)銷售使用維護/服務報廢/回收規(guī)劃設計/確認制造概念設計2.虛擬樣機技術的特點支持產(chǎn)品的全方位測試、分析與評估---支持不同領域人員從不同的角度對同一虛擬產(chǎn)品并行地進行測試、分析與評估活動。強調(diào)不同領域的虛擬化的協(xié)同設計。2.虛擬樣機技術的特點1.總體技術2.建模技術3.協(xié)同仿真技術4.虛擬環(huán)境技術5.性能評估技術6.模型VV&A（校驗、驗證和確認）技術7.集成管理技術3.虛擬樣機的相關技術

1.建模技術3.模型類型2.常見代表軟件線框建模自由曲面建模特征實體建模參數(shù)化實體建模變量化實體建模平面線框&三維線框三維曲面三維實體AutoCADCADAMCADAMMasterCAMDelCAMPRO/ECATIAI-DealsUG復合建模MDTSolidWorksSolidEdge3.1常用CAD軟件的建模方法3.2仿真技術

仿真技術已經(jīng)被人們廣泛用于汽車、鐵路車輛、航空航天飛行器、機器人等復雜產(chǎn)品的設計中。大變形碰撞仿真擺式車空調(diào)通風仿真工業(yè)設計疲勞分析仿真動力學仿真氣流噪聲仿真氣動壓力仿真結(jié)構(gòu)噪聲仿真雙層車模態(tài)仿真溫度場仿真D38輕量化設計強度分析制動及沖擊響應仿真3.3機械多體動力學仿真

機械動力學仿真通常被人們用來研究機械系統(tǒng)的位移、速度、加速度與其所受力（力矩）之間的關系。多體動力學仿真則將機械系統(tǒng)建模成由一系列的剛體（可以包含柔性體）通過對相互之間的運動進行約束的關節(jié)（joints）連接而成的系統(tǒng)。汽車可操作性和乘坐舒適性仿真：

汽車可操作性（handling)仿真是指利用整車動力學模型，當操作人員在采用各種不同駕駛方法的情況下，對車輛的側(cè)傾穩(wěn)定性進行仿真研究。

以汽車前、后懸架及轉(zhuǎn)向機構(gòu)為主的多體動力學模型增加發(fā)動機、車身后的整車多體動力學模型4.虛擬樣機仿真分析基本步驟機械系統(tǒng)建模

幾何建模施加運動副和運動約束施加載荷仿真分析

設置測量和仿真輸出進行仿真分析仿真結(jié)果分析

回放仿真結(jié)果繪制仿真結(jié)果曲線驗證仿真結(jié)果

輸入實驗數(shù)據(jù)增加實驗數(shù)據(jù)曲線精制系統(tǒng)建模

增加摩擦力，改進載荷函數(shù)定義柔性物體和連接定義控制重復仿真分析

設置可變參數(shù)點定義設計變量與實驗結(jié)果一致？系統(tǒng)優(yōu)化分析

主要設計影響因素研究試驗設計研究最優(yōu)化研究是否第三節(jié)基于ADAMS的機械系統(tǒng)虛擬設計與仿真

機械系統(tǒng)動力學自動分析軟件ADAMS（AutomaticDynamicAnalysisofMechanicalSystem）是虛擬樣機分析的應用軟件和開發(fā)工具。由美國MDI公司開發(fā)，現(xiàn)被MSC公司收購，占據(jù)同類軟件全球市場的51％，是目前最為流行的機械系統(tǒng)動態(tài)仿真分析軟件。

1.軟件介紹（1）包含三個最基本的解題程序模塊：

ADAMS/View(基本環(huán)境)ADAMS/Solver(求解器)ADAMS/PostPrecessor(后處理)2.軟件模塊（2）附加程序模塊：

ADAMS/Car(轎車模塊)ADAMS/Rail(機車模塊)ADAMS/Airplane(飛機模塊)ADAMS/Engine(發(fā)動機模塊)ADAMS/Flex(柔性體模塊)ADAMS/Controls(控制模塊)ADAMS/Hydraulics(液壓模塊)ADAMS/Animation(高速動畫模塊)3.ADAMS/View工具列瀏覽1234567891011121314151612345678910111213141516幾何建模量測恢復/重做運動連接點色盤移動動態(tài)瀏覽設置力元素前后視圖動態(tài)旋轉(zhuǎn)上下視圖左右視圖背景顏色視窗布置其他（1）曲柄搖桿滑塊機構(gòu)幾何建?！O置運動副→定義運動及力→設置仿真時間→運動模擬→測量位移、速度、加速度→后處理界面→顯示運動曲線→顯示模型動畫→顯示軌跡→數(shù)據(jù)、曲線及動畫文件輸出。2.例子介紹（2）雙滑塊機構(gòu)加平動位移（3）兩自由度機構(gòu)（4）設置工作柵格、單位、圖標大小等（5）幾何建模介紹用點point建立部件，可以參數(shù)化（6）平移、旋轉(zhuǎn)操作（7）與其它CAD軟件的接口Marker點與Pointer點

Marker：具有方向性,大部分情況都是伴隨物件自動產(chǎn)生的，而Point不具有方向性,都是用戶自己建立的；Marker點可以用來定義構(gòu)件的幾何形狀和方向，定義約束與運動的方向等，而Point點常用來作為參數(shù)化的參考點，若構(gòu)件與參考