第四章 部件和坐标系.ppt
S1-1ADM701,Section 1,November 2010Copyright 2010 MSC.Software CorporationMSC.Software 公司成都办事处公司成都办事处MSC.ADAMS 初级培训教程初级培训教程2010年年11月月（ADM701 教程讲解及练习）教程讲解及练习）Part Number:ADAM*V2005*Z*FSP*Z*SM-ADM701-NT1S1-2ADM701,Section 1,November 2010Copyright 2010 MSC.Software Corporation4.0 部件和坐标系部件和坐标系本章内容：本章内容：坐标系部件坐标系坐标系标记点部件和几何外形之间的关系部件、几何外形和标记点 ADAMS/View 中部件的类型部件的质量和转动惯量测试S1-3ADM701,Section 1,November 2010Copyright 2010 MSC.Software Corporation坐标系坐标系坐标系（坐标系（coordinate system）的意义）的意义坐标系是定义运动学和动力学分析量必要的测试对象。S1-4ADM701,Section 1,November 2010Copyright 2010 MSC.Software Corporation坐标系坐标系(续续)坐标系的类型坐标系的类型Global coordinate system(GCS)：全局坐标系属于大地部件。定义整个模型的绝对参考点（0，0，0）和坐标轴的方向，用来生成其它的局部坐标系。Local coordinate systems(LCS)：局部坐标系Part coordinate systems(PCS)：部件坐标系Markers：坐标系标记点S1-5ADM701,Section 1,November 2010Copyright 2010 MSC.Software Corporation部件坐标系部件坐标系部件坐标系部件坐标系(PCS)的定义的定义生成可动部件时自动定义。每个部件只有一个部件坐标系部件坐标系的位置和方向通过相对于GCS的位置和方向来定义。初始生成时，每个可动部件的PCS与GCS的位置和方向相同。S1-6ADM701,Section 1,November 2010Copyright 2010 MSC.Software Corporation坐标系标记点坐标系标记点(Marker)坐标系标记点的定义坐标系标记点的定义属于一个可动部件并随部件一起运动。一个可动部件上可以包含若干个标记点。其位置和方向可以相对于GCS和PCS的位置和方向角度来定义。S1-7ADM701,Section 1,November 2010Copyright 2010 MSC.Software Corporation坐标系标记点坐标系标记点(续续)坐标系标记点的定义坐标系标记点的定义(续续)当需要一个唯一的位置，比如：一个部件质心的位置。几何外形的定位点。当需要一个唯一的方向，比如：可动部件的转动惯量的相对坐标轴的方向。约束的方向。施加载荷的方向的定义。在 ADAMS/View中，按照缺省的方式，所有的标记点的位置和方向都是相对于GCS来定义的。S1-8ADM701,Section 1,November 2010Copyright 2010 MSC.Software Corporation部件和几何外形之间的关系部件和几何外形之间的关系部件部件定义可以相对于其它的物体运动的可动物体（刚性体或弹性体），该对象包含以下特性：质量转动惯量初始的位置和方向(PCS)初始的速度几何外形几何外形为了可视化的效果加在可动部件上，比如：长度半径宽度对于大多数的仿真分析来说，几何外形是不需要的注意：某些分析中包含碰撞问题，而碰撞力的定义需要依据几何外形来确定碰撞力的大小，有关这个问题，我们将在 Hatchback IV 部分进行讨论。S1-9ADM701,Section 1,November 2010Copyright 2010 MSC.Software Corporation部件和几何外形之间的关系部件和几何外形之间的关系(续续).model_1.UCA.cyl_1(Geometry).model_1.UCA.sphere_1(Geometry).model_1.UCA(Part)S1-10ADM701,Section 1,November 2010Copyright 2010 MSC.Software Corporation部件、几何外形和标记点部件、几何外形和标记点MSC.ADAMS中对象的依存关系中对象的依存关系要理解ADAMS/View中部件、几何外形和标记点之间的关系，有必要先了解下图所示的对象之间的依存关系：S1-11ADM701,Section 1,November 2010Copyright 2010 MSC.Software Corporationmar_1cylcmsphmar_2部件、几何外形和标记点部件、几何外形和标记点(续续)单摆S1-12ADM701,Section 1,November 2010Copyright 2010 MSC.Software CorporationADAMS/VIEW中部件的类型中部件的类型刚性体刚性体(Rigid body)可以运动，具有六个自由度具有质量和转动惯量等力学性质不能变形弹性体弹性体(Flexible body)可以运动具有质量和转动惯量等力学性质受到外力时会产生变形点质量点质量(Point mass)可以运动，但只有三个自由度具有质量，但不考虑几何外延大地大地(Ground part)每个模型中必须存在，且在进入ADAMS/View 后系统会自动生成定义绝对坐标系(GCS)及坐标原点，并且在仿真过程中始终静止不动在计算速度和加速度时起着惯性参考坐标系的作用S1-13ADM701,Section 1,November 2010Copyright 2010 MSC.Software Corporation部件的质量和转动惯量部件的质量和转动惯量质量和转动惯量性质质量和转动惯量性质ADAMS/View 只对三维的刚性体自动地计算其质量和转动惯量性质ADAMS/View 依据该部件的几何体积和密度或材料计算该部件的总质量和转动惯量你可以手工改变部件的这些性质ADAMS/View 相对于一个代表部件质心的标记点(cm)来定义部件的质量和转动惯量，该标记点的三个坐标轴代表该部件转动惯量的三个主惯性轴，因此定义转动惯量Ixx,Iyy,Izz你可以修改该坐标系的位置和方向。S1-14ADM701,Section 1,November 2010Copyright 2010 MSC.Software Corporation部件的质量和转动惯量部件的质量和转动惯量(续续)Part 1cm markercm marker(shifts as new geometry is added to the part)Part 1S1-15ADM701,Section 1,November 2010Copyright 2010 MSC.Software Corporation测试测试MSC.ADAMS中的测试中的测试代表你想要在仿真过程中关注的一些量，比如：某部件上一点的位移、速度、加速度约束反力两个物体之间的夹角其它使用用户函数定义的数据结果在仿真过程中捕捉不同时刻点的测试值数据S1-16ADM701,Section 1,November 2010Copyright 2010 MSC.Software Corporation测试测试(续续)在对象中可以直接定义的测试在对象中可以直接定义的测试对于模型中的部件、载荷和约束可以直接建立一些测试，如：S1-17ADM701,Section 1,November 2010Copyright 2010 MSC.Software Corporation练习练习 4 下落的石块下落的石块问题描述问题描述找到一个石块下落 1 秒后的位移、速度和加速度，该石块的初始速度为 0，只受重力作用。S1-18ADM701,Section 1,November 2010Copyright 2010 MSC.Software Corporation练习练习 4 下落的石块下落的石块练习开始练习开始首先在目录 exercise_dir/mod_04_falling_stone下启动ADAMS/View并建立一个模型。在该目录下运行 ADAMS/View 可以保证所有的数据文件都存储在那个目录下。要开始练习：要开始练习：1.启动 ADAMS/View。2.在出现的 Welcome 对话窗口内：u在标题 How would you like to proceed 下选择 Create a new modelu将目录设为 exercise_dir/mod_04_falling_stoneu模型的名称为 projectile。u注意 Gravity 是是 Earth Normal(-Global Y)u注意 Units 使 MMKS-mm,Kg,N,s,deg。3.选择 OK.S1-19ADM701,Section 1,November 2010Copyright 2010 MSC.Software Corporation练习练习 4 下落的石块下落的石块建立石块建立石块（stone）使用工具 Sphere 生成一个球心在坐标原点半径为 50 mm 的石块（Stone）部件。你需要将部件的名称改为stone并设置其质量为 1 kg。要建立石块：要建立石块：1.在生成球体时要显示坐标值，这样你可以知道其尺寸，从菜单 View 下选择 Coordinate Window。2.将光标移至主工具箱内 Rigid Body 工具包内点击右键，然后选择工具 Sphere 。3.按照状态栏内的提示先选择球心在坐标原点然后移动鼠标直至生成一个半径为 50 mm 的球体。S1-20ADM701,Section 1,November 2010Copyright 2010 MSC.Software Corporation练习练习 4 下落的石块下落的石块要将该部件改名为要将该部件改名为 stone：1.将光标移至该球体，点击鼠标的右键，在出现的窗口内指向 Part:PART_2然后选择 Rename。2.在 New Name 文本窗口内，输入.projectile.Stone，然后选择 OK。要将该部件的质量设置为要将该部件的质量设置为 1 kg：1.将光标移至该球体，点击鼠标的右键，在出现的窗口内指向 Part:Stone，然后选择 Modify。2.在 Define Mass by 文本窗口内，选择 User Input。3.如果出现警告的信息窗口，现在 Close。4.在 Mass 一栏内输入 1.0。5.选择 OK。S1-21ADM701,Section 1,November 2010Copyright 2010 MSC.Software Corporation练习练习 4 下落的石块下落的石块对下落的石块生成测试对下落的石块生成测试要计算石块质心点在g方向即垂直方向的位移、速度和加速度，你将生成三个对部件对象的测试，你将设置测试为 Y 方向的测试。要计算石块在要计算石块在 g 方向的位移方向的位移：1.将光标移至该球体，点击鼠标的右键，在出现的窗口内指向 Part:Stone，然后选择 Measure。2.在 Measure Name 一栏输入一栏输入 displacement。3.设置 Characteristic 为为 CM position。4.设置 Component 为为 Y。5.选择 Create Strip Chart。6.选择 OK。出现一个测试的曲线图。曲线图中是空的，因为你需要运行一次仿真，以便 ADAMS/View 能够有必要的信息生成曲线。S1-22ADM701,Section 1,November 2010Copyright 2010 MSC.Software Corporation练习练习 4 下落的石块下落的石块要计算石块在要计算石块在 g 方向速度的测试：方向速度的测试：1.右键点击 stone,然后选择 Measure。2.在 Measure Name 一栏内输入一栏内输入 velocity。3.设置 Characteristic 为 CM velocity。4.设置 Component 为 Y.5.选择 Create strip chart。6.选择 OK.要计算石块在要计算石块在 g 方向加速度的测试：方向加速度的测试：按照上面的指导，除了在 Measure Name 一栏内输入 acceleration 和 Characteristic 为 CM acceleration。S1-23ADM701,Section 1,November 2010Copyright 2010 MSC.Software Corporation练习练习 4 下落的石块下落的石块校验模型校验模型现在你将校验你的模型。当你校验模型时，ADAMS/View 将检查错误的初始条件，比如：不一致的约束，未约束的部件或在动力学系统中无质量的部件并给出模型中可能出现问题的警示。要校验模型要校验模型:1.在状态栏的右下角，右键点击 Information 工具包工具包 并选择工具 Verify 。2.在出现的信息窗口内，检查一下模型已经被成功的校验。3.关闭信息窗口。S1-24ADM701,Section 1,November 2010Copyright 2010 MSC.Software Corporation练习练习 4 下落的石块下落的石块设置并运行一次仿真设置并运行一次仿真现在你需要将显示区域放大以便在仿真时下落的石块清晰可见。然后进行一次 1 秒 50 步的仿真。要放大显示区域：要放大显示区域：1.现在 选择工具选择工具 以在工具箱内显示控制视图的工具。2.选择工具 Zoom ,并在视窗内点击左键再拖动光标直至整个工作网格全部可见为止。3.选择工具 Translate ,并拖动整个工作网格到屏幕的顶部。S1-25ADM701,Section 1,November 2010Copyright 2010 MSC.Software Corporation练习练习 4 下落的石块下落的石块要运行要运行 1 秒秒 50 步的仿真步的仿真:1.在主工具箱内选择工具 Simulation .2.在 End Time 一栏内输入 1.0，在，在 Steps 一栏内输入 50.3.选择 工具 Play.随着石块的下落，ADAMS/View 同时显示相应的位移、速度和加速度的数据及曲线图显示。4.当仿真结束，通过选择工具 Reset 将模型复位至初始的输入位置或设计位置。5.动画回放仿真结果，无须再进行仿真。S1-26ADM701,Section 1,November 2010Copyright 2010 MSC.Software Corporation练习练习 4 下落的石块下落的石块找出位移、速度和加速度的值找出位移、速度和加速度的值现在你将利用 ADAMS/PostProcessor找出石块下落 1 秒后的位移、速度和加速度。要运行要运行 ADAMS/PostProcessor:在曲线图 .projectile.displacement内空白处点击鼠标右键，指向 Plot:scht1，然后选择 Transfer to Full Plot。出现的ADAMS/PostProcessor 的窗口替代 ADAMS/View 窗口。要找出石块的位移值要找出石块的位移值:1.在 ADAMS/PostProcessor 窗口内，在主工具栏内选择工具 Plot Tracking 。2.因为你想要知道 1 秒时的结果，将光标移至曲线的终点处。3.在这工具栏下面的区域内，X 栏内显示为 1。注意 Y 栏内的数值，该数值即为你的答案。4.将该值与本练习后面的理论解进行比较。5.用此值回答本章小结中的问题 1。S1-27ADM701,Section 1,November 2010Copyright 2010 MSC.Software Corporation练习练习 4 下落的石块下落的石块要找出石块下落要找出石块下落 1 秒后的速度：秒后的速度：1.选择 Surf。选择该功能可以让你无须使用 Add Curves button 就可以快速浏览各数据曲线。2.设置 Source 为 Measures。3.从 Measure 列选择 velocity。4.因为你想要知道 1 秒时的结果，将光标移至曲线的终点处。5.在这工具栏下面的区域内，X 栏内显示为 1。注意 Y 栏内的数值，该数值即为你的答案。6.将该值与本练习后面的理论解进行比较。7.用此值回答本章小结中的问题 2。S1-28ADM701,Section 1,November 2010Copyright 2010 MSC.Software Corporation练习练习 4 下落的石块下落的石块要找出石块下落要找出石块下落 1 秒后的加速度：秒后的加速度：1.设置 Source 为 Measures。2.从 Measure 列，选择 acceleration。3.要显示加速度曲线，选择 Surf。4.因为你想要知道 1 秒时的结果，将光标移至曲线的终点处。5.在这工具栏下面的区域内，X 栏内显示为 1。注意 Y 栏内的数值，该数值即为你的答案。6.将该值与本练习后面的理论解进行比较。7.用此值回答本章小结中的问题 2。8.要退回到 ADAM/View 界面，选择工具 ADAMS/View。S1-29ADM701,Section 1,November 2010Copyright 2010 MSC.Software Corporation练习练习 4 下落的石块下落的石块存储你的模型存储你的模型现在存储你的模型，此文件只包含模型信息，你将在下面的练习中使用此模型。提示提示:存储为一个 CMD文件。要存储你的模型要存储你的模型:1.在 File 菜单内选择 Export 然后选择 OK。2.如果你想进一步研究该模型，如下节建议那样，可以不退出模型，否则进行下一步。3.退出 ADAMS/View。S1-30ADM701,Section 1,November 2010Copyright 2010 MSC.Software Corporation练习练习 4 下落的石块下落的石块可选任务可选任务在进行下面这些练习之前存储你的模型而不要不要在作完练习后再存储，因为你要在后面的练习中使用该模型。如果你一定要存储模型，建议换一个名字存储。改变一下石块的质量，看看结果有什么不同：1.将石块的质量变为 2 kg。2.仿真模型。3.将此结果与石块的质量为 1 Kg的结果进行比较。4.质量改变是否影响位移、速度和加速度？5.测试石块的动能（kinetic energy）。这些结果与质量有关系么？K.E.=(1/2)m*v26.退出 ADAMS/View。S1-31ADM701,Section 1,November 2010Copyright 2010 MSC.Software Corporation练习练习 4 下落的石块下落的石块本章小结本章小结1.石块下落 1 秒钟后的位移是多少?_2.石块下落 1 秒钟后的速度是多少?_3.石块下落 1 秒钟后的加速度是多少?_S1-32ADM701,Section 1,November 2010Copyright 2010 MSC.Software Corporation练习练习 4 下落的石块下落的石块4.在 MSC.ADAMS 中，什么建模对象在定义部件、约束、载荷和测试时最为常用？_5.大地部件为什么要自动生成?_6.ADAMS/View 能够自动的计算具有二维几何外形的部件的质量性质么？_S1-33ADM701,Section 1,November 2010Copyright 2010 MSC.Software Corporation练习练习 4 下落的石块下落的石块MSC.ADAMS 结果结果1 秒后的位移=-4903.3 mm1 秒后的速度=-9806.6 mm/sec1 秒后的加速度=-9806.6 mm/sec2S1-34ADM701,Section 1,November 2010Copyright 2010 MSC.Software Corporation练习练习 4 下落的石块下落的石块理论解理论解s=(at2)=4903.325 mmv=at=9806.65 mm/seca=g=9806.65 mm/sec2KE=(1/2)*1kg*(9806.65mm/sec)2=4.8085e7(kg*mm2/s2)conversion to N:1 N=1(kg*m/s2)KE=4.80852e7(kg*mm/s2)(1m/100mm)*mm=48085.2 N*mm其中:s=Distance(mm)a=Acceleration(mm/sec2)t=Time(sec)v=Velocity(mm/sec)m=mass(kg)
