多体系统动力学分析的两大软件_ADAMS和DADS.pdf

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1、b.应用人机工程学理论,以满足汽车安全性、舒适性和操纵方便性为依据,提出了座椅静态参数的选择原则和取值范围。c.根据材料力学的静不定理论,按国家标准规定,对承受冲击载荷等几种典型工况,提出了座椅强度校核方法。d.在A utoCAD的基础上,编制了菜单式的汽车座椅参数化绘图软件,其界面方便、灵活,便于工程技术人员使用。参考文献1肖惠等.人体尺寸(数据)开发利用研究.中国标准化与信息分类编码研究所,1988.2温吾凡.汽车人体工程学.长春:吉林科学技术出版社,1991.3吴海波等.汽车座椅参数对安全性、舒适性的影响.客车技术,1996(2)4汽车座椅强度试验方法.ZB T2600789,19895

2、汽车座椅强度要求.ZB T2600889,19896李学志等.A utoCAD1210开发教程应用篇.北京:清华大学出版社,1994.(责任编辑路人)原稿收到日期为1996年7月30日,修改稿收到日期为1996年11月20日。多体系统动力学分析的两大软件ADAM S和DADS清 华 大 学张越今宋健东风汽车公司张云清任卫群【Abstract】Comparative work has been performed w ith respect to theoretical basis,constitu2tive module,analysing function and modal buildin

3、g elements of two broadestly used softwaresADAM S and DADS in the field of multiple body system analysis(mechanical system si mulatinganalysis).Therefore features of the two softwares are further comprehended,that facilitates selec2tion work of themost adequate software.Finally,corresponding example

4、s of application of the twosoftwares are given out.【摘要】对多体系统分析(机械系统仿真分析)领域中最广泛使用的两个软件ADAM S和DADS,从理论基础、组成模块、分析功能和建模元素等几个方面进行了对比,从而对二者的特点有进一步的了解,便于选用最为适合的软件。最后,给出了二者相应的应用实例。主题词:多体系统动力学分析软件Topic words:M ultiple body system,Dynam ics,Analysis,Software1前言ADAM S(A utomatic Dynam ic A nalysisof M echanica

5、l System机械系统自动动力学分析软件)和DADS(Dynam ic A nalysis andDesign System动力学分析和设计系统软件)是目前世界范围内最广泛使用的机械系统仿真分析软件。由于机械系统仿真分析提供的分析技术能够满足真实系统并行工程设计要求,通过建立机械系统的模拟样机,使得在物理样机建造前便可分析出它们的工作性能,因而其日益受到国内外机械领域的重视。本文对ADAM S810和DADS715进行了对比,以便更清楚地了解两个软件的特点。61汽车技术2ADAM S和DADS的对比2.1理论基础对比DADS用刚体i的质心笛卡尔坐标和反映刚体方位的欧拉参数作广义坐标,即qi=

6、x,y,z,e0,e1,e2,e3Ti,q=qT1,qTnT,用拉格朗日乘子法或等效形式的牛顿欧拉方程建立了如下形式的微分代数方程组:ddt(?T?q)T-(?T?q)T+Tq+Tq=Q完 整约束方程(q,t)=0非完整约束方程(q,q,t)=0(1)其中,T表示系统的动能,、为拉格朗日乘子,下标q和q分别表示对q和q的偏导数,Q为广义力阵。DADS采用了广义坐标分离技术和预估校正数值积分方法求解上述方程组,且使用欧拉参数作广义坐标,避免了欧拉角数值奇异问题,提高了计算效率。ADAM S用刚体i的质心笛卡尔坐标和反映刚体方位的欧拉角(或广义欧拉角)作为广义坐标,即qi=x,y,z,Ti,q=q

7、T1,qTnT,用拉格朗日第一类方程建立形如式(1)的系统动力学方程。同DADS程序一样,由于采用了不独立的笛卡尔广义坐标,系统方程是最大数量的微分代数方程,积分求解时会导致方程病态问题。ADAM S除提供了与DADS类似的坐标分离算法(提供了ABAM积分程序)求解病态方程外,还采用了Stiff(病态)微分方程算法(提供BDF、Gear、DA SSL三种积分程序),并结合稀疏矩阵算法和雅可比矩阵符号分解算法来处理方程病态问题,从而加强了方程的求解能力。2.2组成模块对比表1给出了ADAM S和DADS的模块组成关系,由表中可以看出,作为设计手段的扩展,ADAM S提供了更多的可选模块,使建立模

8、拟样机的过程更加简单、方便。尤其是ADAM S?V ehicle(车辆模块)和ADAM S?T ire(轮胎模块),使ADAM S软件在汽车行业中的应用更为广泛。表1ADAM S和DADS的模块组成及对应关系ADAM SDADS模块功能V iewGeomakePreprocessorPostprocessor图形用户界面SolverDADS 2D A nalysisDADS 3D A nalysis求解器FEAIntermediate Processor有限元接口A ndroidA ni mationIGESM echanism?proRTKL inearV ehicleT ire无人体建模高

9、级动画显示与CAD软件交换几何图形数据机构分析实时运动分析线性分析悬架设计、整车仿真轮胎建模2.3分析功能对比ADAM S和DADS除都可进行运动学、静力学、动力学分析外,DADS还可进行逆动力学分析,兼顾运动学分析和动力学分析二者的信息,由运动学分析决定位置、速度和加速度,这时动力学方程是作用力的代数方程,711997年第3期这样就可方便地求出产生规定运动的反作用力。ADAM S没有专门的逆动力学分析选项,但可通过M otion等建模元素进一步开发实现这一功能。此外,ADAM S还可进行线性化分析、实验设计分析和设计优化分析,从而在大位移时间域与小位移频率域之间提供了“桥梁”,并可对模拟样机

10、进行优化。2.4建模元素对比表2、表3、表4列 出 了ADAM S和DADS的建模元素,从表中可以看出,DADS有专门的控制、液压建模元素,约束库中有复合铰链约束(使用复合铰链约束可以减少方程数目,加速求解效率);而且DADS提供柔性体建模元素支持正则振动模态(normal vi2bration mode)和静力修正模态(static cor2rection mode)。ADAM S在811以后的版本中也增加了柔性体建模元素。表2ADAM S和DADS的铰链建模元素DADS2D3DADAM SBelt(皮带轮)Bracket(固定铰)Bracketfixed(固定铰)Cylindrical(圆

11、柱铰)CylindricalRack and Pinion(齿轮齿条)rackpinRevolute(转动铰)RevoluteRevoluteT ranslational(滑移铰)T ranslationalT ranslationalRevRev(转动2转动复合铰)RevRevRevT rans(转动 滑移铰)RevT ransRevCyln(转动 圆柱铰)RevSphr(转动 球铰)SphrSphr(球 球铰)Planar(平面铰)PlanarScrew(螺旋铰)ScrewSpherical(球铰)SphericalU niversal(万向节)U niversalConvel(等速万向节

12、)Hooke(虎克铰)表3ADAM S和DADS的控制建模元素DADSADAM SAmplifier(增益器)Dead Zone(死区调节器)Delay Control(延时控制)First2order A nalog Control(一阶模拟控制单元)Hysteresis Control(迟滞控制)Integnator Control(积分器)L i m iter Control(限制器)Second2order A nalog Control(二阶模拟控制单元)Summer Control(累加器)Sw itch Control(开关单元)M ultiplier Control(乘法器)F

13、unction Control(函数控制)Single2sample Delay Control(单采样延时器)First2order D igital Control(一阶数字控制单元)Second2order D igital Control(二阶数字控制单元)General Control(通用控制单元)Input Control(输入控制)Output Control(输出控制)无专门的控制建模元素,但可用D IFF、GSE、L SE、TFSISO、VAR I2ABL E语句,ADAM S?L inear模块结合M atrixx控制软件实现控制功能81汽车技术表4ADAM S和DADS

14、的液压建模元素DADSADAM SA ccumulator(累积器)Check V alve(检验阀)V alve(阀)Flow Volume Update L ine(流量更新线)Double2acting A ctuator(双向助动器)M otor(马达)Single2actuator(单向助动器)Servo V alve(伺服阀)无专门的液压建模元素,可用函数和子程序功能自行编写3应用实例图1、图2是文献 1 用DADS程序对某坦克经过某一特定路面进行仿真分析的结果,其中的控制模型保证了枪管始终指向惯性空间的某一固定方向。图1带有控制元件的坦克车体、枪管系统图3是文献2 用ADAM S

15、程序对FordBronco 进行整车操纵性模拟的仿真分析结果(在车速为20 m?s时,014 s内斜阶跃输入210)。由图3可见,横摆角速度和侧向加速度曲线的数值仿真结果与试验结果具有很好的一致性。图3Ford Bronco 整车操纵性仿真结果试验结果-仿真结果911997年第3期4结束语本文对机械系统仿真分析领域中最广泛使用的两个软件ADAM S和DADS从理论基础、组成模块、分析功能和建模元素等几个方面进行了对比,从而对各自的特点有了进一步深入了解,便于选用最为适合的软件。参考文献1V anderploegM,L ance GM.Controlled Dynam icSystem s M

16、odeling.In:Haug E J ed.ComputerA ided A nalysis and Opti m ization of M echanicalSystemDynam ics,NA TOA SI Series,1984,Berlin2Ryan R R.ADAM SM ultibody SystemA nalysis Software.In:Schiehlen WOed.M ultibody System s Handbook,1990,Berlin(责任编辑路人)原稿收到日期为1996年4月18日,修改稿收到日期为1996年11月28日。试验测试电压调节器综合参数测试台的研制

17、哈尔滨工业大学樊久铭程东明徐斌宋宝玉薄清荣于增信【Abstract】The paper presents a new ly developed comprehensive parameter test rig for elec2trical voltage regulator,which can realize functions such as test mode setting,automatic acquisi2tion,processing and recording of data etc,and provides both automatic and manual transfor

18、mationsw itch.It has three working tables,and is easy to operate,safe and reliable,quick in test speed,high in accuracy.It also can test and analyse various properties of electrical voltage regulator.【摘要】介绍了新研制的电压调节器综合参数测试台。该测试台可实现工况设置、数据自动采集处理及记录等功能,并提供了自动和手动转换开关,具有三个工作平台,操作方便、安全可靠、测试速度快、精度高,并可对电压调

19、节器的各种特性进行测试分析。主题词:电压调节器测试仪器研制Topic words:Electrical voltage regulator,Testing instrument,Development1前言汽车发电机电压调节器是控制汽车发电机发电特性的重要部件。我国生产的电压调节器已达到国外80年代水平,但其检测手段还很落后,而引进国外现代化的检测设备又需耗费大量资金。为此,我们开发了电压调节器综合参数测试台,以满足现在生产检验、科研及产品开发的要求。2测试台的基本组成该电压调节器综合参数测试台由计算机、打印机、接口电路、工作平台、测试控制台及驱动系统组成,其基本结构如图1所示。a.I BMPC计算机和打印机主要完成用户程序的全部设定功能,包括实施各种控制、数据检测及管理功能,并建立一个良好的界面环境。b.接口电路主要是完成控制信号和外界信号与计算机的连接过程。c.工作平台是试件装卸平台,共三个,均安装在测试控制台上,从而使试件装卸方便快捷。02汽车技术