ADAMS多媒体学习软件.ppt

1,ADAMS Basic Training机械系统自动动力学分析软件Multi-body Simulation System,2,ADAMS/View 11.0 工具列瀏覽,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,1:環境介紹-,幾何建構,量測,恢復/重做,運動,連接點,色盤,移動,動態瀏覽,建構力元素,前後視圖,動態旋轉,上下視圖,左右視圖,背景顏色,視窗布置,其他,3,ADAMS/View 視窗佈置,1:環境介紹-,4,你可以設定工作格點的顯示狀態,你可以設定工作格點的位置與設定/自訂工作平面,設定位置.絕對原點現有的座標系統設定座標平面.絕對座標軸向Pre-defined axes,edges,or face normalsLocations of existing CSs or vertices,工作格點可以設定工作平面以建立物件自動捉取格點以便繪製移動,改變尺寸,改變幾何外形,工作格點,1:環境介紹-,5,變換工作平面(WP),練習：從P1之WP置換至P2之WP(使用右手定則)1.選Pick設定 2.選擇位置(location)3.定義 X 軸方向 4.定義 Y 軸方向,WP變換後的座標值儲存問題,1:環境介紹-,6,座標視窗提供：1.座標值（X,Y,X）2.長度值（dx,dy,dz）按滑鼠左（中）鍵後，座標視窗會自動 標出相對 X,Y,Z 方向的長度。Mag是合成長度。啟動方式：the Main Toolbox tool:the menu bar:View|Coordinates WindowHotkey:F4,1:環境介紹-,座標視窗,7,在 ADAMS中控制視角的方式.,在下拉式選單 選取 View 然後再選取你所需的顯示控制功能,或使用快速鍵1)R or r-轉動2)S or s-對Z軸旋轉3)Shift+R or r-前視角4)Shift+S or s-彩現 切換5)T or t-平移,選取主功能表的 箭頭符號 就會出現 顯示控制 的畫面,然後再選取你所需的顯示控制功能,在繪圖視窗點取滑鼠右鍵 就會開啟 彈出選單然後再選取你所需的顯示控制功能,控制視角,1:環境介紹-,8,ADAMS/View 可以 undo/redo 達 100 個動作!同時可以配合buildgroup功能來組織建構submodel。HotKeys:Ctrl+z,復原與重複動作,1:環境介紹-,9,模型建構環境,2實體模型建構-,設定座標系統,ADAMS/View 使用 直角座標 系你可以設定為 圓柱座標 或 球座標,設定單位,欲設定單位使用 主功能表Settings|Units,欲定義模型建構環境.,欲設定座標系統 使用 主功能表Settings|Coordinate System,工作目錄,10,在 ADAMS 中有四種 Parts.Rigid Bodies可移動的零件具有質量與慣性矩 不會變形 Flexible Bodies可移動的零件具有質量與慣性矩當承受作用力時會變形Point Masses可移動的零件具有質量但沒有慣性矩 Ground Part在每一個 model 都必須存在永遠保持固定不動在 model 建立時會自動建立不會對 model 增加 DOF,Parts In ADAMS,2:實體模型建構-,執行動力分析，需給定物體的質量特性，否則求解器會顯示錯誤。,基準線,11,幾何模型建構工具,欲建立 rigid body.使用 主功能表使用 幾何模型指令表 使用Parasolid 核心 具有布林運算、特徵建構、及編修能力 如：擠出、倒（圓）角、薄殼化等對於以建構好的模型，可以IGES、Parasoild、STEP及STL等輸入。新增一個模型時，有三種設定：New Part,Add to Part,On the Ground,2:實體模型建構-,12,Type,Tool,Graphic,Parameters Specified,Points,CSMs,Polyline,Arcs,Splines,Attach Near/Dont AttachLocation,Parent Part,Orientation,Location,Parent Part,One Line/Multiple Lines,Open/Closed,Length,Vertex Points Angle,Parent Part,Open/Closed,Knot Points,Anchor CSM,Parent Part,Radius,Start and End Angle,Anchor CSM,Parent Part,2:實體模型建構-,幾何建構的基礎元素,13,2:實體模型建構-,實體幾何,14,Type,Tool,Graphic,Parameters,Links,Plates,Extrusions,Revolutions,Width,Depth,2 Anchor CSM(Length),Parent Part,Thickness,Radius,Vertex Locations,Anchor CSM,Parent Part,Open/Closed Profile,Depth,Anchor CSM,Parent Part,Open/Closed Profile,Sweep Angle,Anchor CSM,Parent Part,2:實體模型建構-,*完整模型建構工具在command navigatorgeometry 如：擠出(extrusion)和 迴旋(Revoluation),實體幾何（續）,15,Tools Command Navigator Geometry Revolusion,工具列 僅提供polyline外型做迴旋建構。對於SPLINE或CHAIN或LINE的組合，使用C.N.內的revolution就可以完成。注意：Reference Marker.part_1.mar_2為Part_1的成員。,2:實體模型建構-,16,修改幾何外型的方式如下：控制點（Hotpoints）以滑鼠拖曳控制點，同時也立刻顯示修正結果。使用對話框適合幾何需要精確尺寸,控制點（Hotpoints）,顯示控制點 以滑鼠直接點選欲修改之幾何，該幾何會以高亮度之型態顯示控制點。,如何修改外型 滑鼠點選控制點後，按住滑鼠左鍵直到修改的位置。,2:實體模型建構-,修改幾何外型,17,使用對話框,提供完整的幾何資訊在物件上按滑鼠右鍵後，會彈出一個表單,修改幾何資料在表單上選擇Modify,Geometry Modify 對話框便會開啟,2:實體模型建構-,修改幾何外型（續）,18,幾何特徵,倒方角（Chamfer）提供不等半徑設定,倒圓角（Fillet）提供不等半徑設定,挖洞(Hole)提供深度設定,凸狀（Boss）提供高度設定,薄殼（Shell）提供內（外）薄殼化,2:實體模型建構-,19,使用外部CAD建構模型-Pro/Engineer,2:實體模型建構-,Mechanism Pro for Pro/E,20,匯入其他CAD檔案,ADAMS與CAD系統整合，實際上並不是使用CAD的原有檔案，因為對於ADAMS並不強調所匯入的幾何是否為實體，與FEA軟體不同，因此，對於機構分析來說，只需要以下物理性質資料即可，質量、慣性矩、質心位置及密度。若要匯入其他CAD檔案（除了SHELL），必須有ADAMS/Exchange的配合（授權）。目前可匯入格式有IGES、STEP、Parasolid、STL、DWG、DXF、Wavefront、Render。注意：匯入CAD檔案後，需自行輸入，質量、慣性矩、質心位置及密度資料。可由CAD軟體得知。最佳的策略：,2:實體模型建構-,CAD ADAMS=完美,21,輔助工具：對位、插入及旋轉工具,物件對 x,y,z 軸旋轉、平移,物件對指定平面映射,平面對位,旋轉對位,平移對位,2:實體模型建構-,22,輔助工具：對位、插入及旋轉工具,物件對 x,y,z 軸旋轉、平移,平面對位,旋轉對位,平移對位,2:實體模型建構-,直角座標系統參數化,極座標系統參數化,23,ADAMS 的運動產生器,4:物體運動行為與負載-,ADAMS/View 提供兩種運動方式.接點運動.使用接點位置定義相對運動的方向刪除一個 DOF具有兩種方式.平移(Translational)接點運動 旋轉(Rotational)接點運動 一般(Point)Marker-Based 運動.使用 CSMs 的位置與座標系去定義相對運動刪除 1到6 個 DOF(rot.and/or trans.),Motion產生器需為位移、速度、加速度之時間函數,如 M(t)=360d*time,24,Function Builder,Function Builder 是用來建立 ADAMS 所需的方程式.Runtime Functions Computed Measure Functions Function Measure Functions Design Time Function Expressions,欲使用 Function Builder.使用下拉式功能表Tools|Function Builder 在 Impose Joint Motion 對話框,於“F(time)”欄位中按下滑鼠右鍵,會出現如上圖的彈出式選單,選擇 Function Builder or Expression Builder,4:物體運動行為與負載-,部分函數同時可為Run time及Design Time特性，例如：STEP。,25,在 ADAMS 中建立 Measures,欲建立 measures使用下拉式功能表Build|Measure可用於所有的 Measures使用主功能表中 Measure 工具可用於 point-to-point 與 included angle measures使用滑鼠右鍵產生彈出式選單並選擇 Measure 可用於object 與 point measures,5:量測-,26,執行簡單的模擬,模擬可以檢驗機構在給定的時間範圍內如何作動,只要設定一個機構的 系統初始設定一個機構的 負載與限制條件,執行分析,重置,回復到原本的設計狀態,停止,在計算完成之前，可以STOP停止運算，也可以按鍵ESC執行。,6:運動模擬-,執行模擬,開始,動畫控制,27,基本的模擬設定,Duration:相對於模擬結束的時 間量End Time:絕對的模擬結束時間,時間區間,模擬種類,輸出,重複播放,靜態平衡,計算目前狀態下的靜態平衡模擬,Step Size:每一個 step 多少時間Steps:在時間範圍內分割為 多少 steps,重複先前運算的結果，速度較快,其他,進入模擬控制對話框,6:運動模擬-,(Quasi-)staticdynamickinematictransient,28,繪表工具-ADAMS/PostProcessor,7:繪製圖表-,數據分析工具列,數據處理工具列,其他：快速傅力葉轉換(FFT)、curve fitting、曲線微分、區域局部放大等功能。,返回ADAMS/view,29,圖表建構器,輸出的詳細清單,顯示結果的種類:Objects,Measures,Requests and Results,管理曲線工具,新增/刪除 圖表,7:繪製圖表-,Data:系統變數定義Math:可自行定義運算,30,繪製出物件資料,To plot objects in the Plotting window.,開啟 Plotting window 與 Plot builder,選擇 Objects,選擇 Filter,Object,Characteristic 與Component,點取 Add Curves,7:繪製圖表-,定義軸資料的切換(data),31,Exercise 7:Latch Model(繪製圖表),7:繪製圖表-,匯入一組測試數據test_data.csv File|Import|Test Data|Create Measure選擇 Review 下拉式表單,選擇 Plotting Window,會開啟 Plotting window 與 Plot builder在 Plot builder 選擇 Measure,在 Simulation List,選擇 test_data在 Horizontal Axis options,選擇 Data選擇 test_data 與 MEA_1在 Plot builder 選擇 MEA_2為垂直軸數據點取 Add Curve 修改圖表標題及兩軸的標題 圖表標題：Latch Force vs.Handle Angle水平軸標題：Degrees垂直軸標題：Newtons,32,Exercise 7:整合虛擬模擬值與實測值於圖表中,加入虛擬測試值於實測值圖表中，便於瞭解差距，如曲線的誤差分析等。增加CURVE_2，建構方式與之前相同。（可參考前面作法）水平軸為：overcenter-angle垂直軸為：SPRING_1_MEA_1將CURVE_2之Legend修改為Virtual Test Data,7:繪製圖表-,33,定義設計變數,8:定義設計變數-,欲建立設計變數.,開啟下拉式功能表 BuildDesign Variable New,就會出現右圖對話框,34,Exercise 8:Latch Model(建立設計變數),8:定義設計變數-,將滑鼠移到 POINT_1,按下右鍵,選擇 Point:POINT_1 Modify選擇 POINT_1 的 Loc_X滑鼠移到 Table Editor 上方的輸入欄,按下右鍵,選擇 Parameterize Create Design Variable,選擇 Real選擇 POINT_1 的 Loc_Y,並重 複上列步驟重複上述步驟,以修改 POINT_2,POINT_3,POINT_5 的X 與 Y按下 Apply,35,設計研究(Design Study)與實驗設計(DOE),9:設計研究,設計研究可以讓你瞭解.,設計變數的性能與敏感度設計變數在變化範圍內的最佳值設計變數在變化範圍內的變化狀況,實驗設計可以讓你瞭解.,確認設計變數或設計變數組 合對 Model 的影響程度根據現實狀況控制設計變數 的變化狀況,36,設計研究流程圖,9:設計研究,37,Exercise 9:Latch Model(手動的設計研究),9:設計研究,在下拉式功能表,選擇 Build Measure Display,會出現 Database Navigator,選取 SPRING_1_force 執行 End Time 0.2 秒 與 50-step的模擬 在 Measure 視窗,點取剛產生的曲線,按滑鼠右鍵,選擇 Curve:Current Save Curve在下拉式功能表,選擇 Build Display VariableModify,會出現 Database Navigator,連續點取 DV_1,會出現修改設計變數的對話框將 DV_1 的值改為 1.0執行 End Time 0.2秒 與 100-step的模擬將 DV_1 改回 0.0,38,Exercise 9:Latch Model(實驗設計),9:設計研究,在下拉式功能表,選擇 Simulate Design Study,DOE,Optimize,會出現 右圖的對話框 依右圖的顯示,填入各個欄位,點取 OK,目前的 Model 名稱模擬程序的名稱研究已有的 MeasureMeasure 的名稱選擇最小值欲執行的 研究種類設計變數名稱設定水準數,39,Exercise 9:Latch Model(實驗設計 Continued.),9:設計研究,結果會出現.,Spring force plot,with five different cases,DV_1 versus Trial plot,SPRING_1_MEA_1 vs DV_1,Overangle_angle,40,Exercise 9:Latch Model(實驗設計 Continued.),9:設計研究,And.,Design Study SummaryModel Name:LatchDate Run:2001-04-20 00:17:17Objectives O1)Minimum of SPRING_1_MEA_1 Units:NO UNITS Maximum Value:-760.208(trial 1)Minimum Value:-924.261(trial 5)Design Variables V1)DV_1 Units:NO UNITSTrial O1 DV_1 Sensitivity 1-760.21-1.0000-88.070 2-804.24-0.50000-86.058 3-846.27 0.00000-82.111 4-886.35 0.50000-77.994 5-924.26 1.0000-75.812,41,選擇重要因子為設計變數,9:設計研究,42,最佳化設計(Optimization),10:最佳化設計-,最佳化設計可以讓你.,設定設計變數的變化範圍,系統會計算出最佳性能的設計變數值,設計研究、實驗設計及最佳化設計的異同性：,43,Exercise 10:Latch Model(最佳化設計),10:最佳化設計-,在下拉式功能表,選擇 Build Design Variable Modify,會出現 Database Navigator,選取 DV_2,會出現下圖的對話框依照下表將 DV_2 的最大與最小值填入重複上述步驟修改 DV_2,DV_6,DV_8,Design Variable Limits,44,Exercise 10:Latch Model(Continued.),10:最佳化設計-,在下拉式功能表,選擇 Build Measure Display,會出現 Database Navigator,重複點取 SPRING_1,選取 SPRING_1_MEA_1 在下拉式功能表,選擇 SimulateDesign Evaluation Tools,會出現對話框,Constraint Function,45,Exercise 10:Latch Model(Continued.),10:最佳化設計-,46,Exercise 10:Latch Model(最佳化設計),10:最佳化設計-,結果.,47,Exercise 10:Latch Model(最佳化設計-總表),Optimization SummaryModel Name:LatchDate Run:1999-12-28 15:36:06Objectives O1)Minimum of SPRING_1_MEA_1 Units:NO UNITS Initial Value:-845.1 Final Value:-1020.42(+20.7%)Design Variables V1)DV_2 Units:NO UNITS Initial Value:0 Final Value:0 V2)DV_4 Units:cm Initial Value:3 Final Value:3.37316(+12.4%)V3)DV_6 Units:NO UNITS Initial Value:8 Final Value:7.99817(-0.0228%)V4)DV_8 Units:NO UNITS Initial Value:10 Final Value:10.0025(+0.0254%),Iter.O1 DV_2 DV_4 DV_6 DV_8 0-845.10 0.00000 3.0000 8.0000 10.000 1-450.39 0.00000 3.6854 7.9970 10.005 2-1007.3 0.00000 3.3474 7.9983 10.002 3-1017.3 0.00000 3.3679 7.9982 10.003 4-1018.8 0.00000 3.3711 7.9982 10.003 5-1010.0 1.0258e-007 3.3528 7.9982 10.003 6-1010.0 1.0258e-007 3.3528 7.9982 10.003 7-1020.4 0.00000 3.3732 7.9982 10.003,10:最佳化設計-,48,儲存DS/DOE/OPT設定值,結構確認model存在與否設定single_run set 設定multi_run set設計DS/DOE/OPT/Debug/Linear|Eigensolution|static|EquilibriumCommand Navigator|Simulation 提供完整的結構語句，設定完後的內容會自動顯示出所有資訊於 command window（F3），利用文字編輯器整理，如example_1。完畢後存成*.cmd，由import|a/view command file 輸入。,10:模擬程序語法-,49,範例:模擬程序語法,if condition=(!db_exists(b)file command read file=stampend!if on model checkinterface dialog undisplay dialog=.gui.sim_set_panelinterface dialog undisplay dialog_box=pro_siminterface dialog undisplay dialog=.gui.file_importsimulation single_run set&update=end&monitor=output_step simulation multi_run set&save_curves=no&chart_variables=no&chart_objectives=yes&show_summary=yes,simulation multi_run doe&sim_script_name=.b.balancer_script&model_name=.b&variable_name=.b.kpx,.b.kix,.b.kdx&objective_names=.b.OBJ1&number_of_levels=2,simulation multi_run design_study&sim_script_name=.stamp.stamp_script&model_name=.stamp&variable_name=.stamp.tip_height&measure_name=.stamp.stamp_measure&output_characteristic=minimum,simulation multi_run optimization&sim_script_name=.frontend.frontend_script&model_name=.frontend&objective_name=.frontend.OBJ1&characteristic=minimize&variable_name=.frontend.upper_ball_y,.frontend.upper_ball_z,1,2,3,4,5,10:模擬程序語法-,50,自行定義對話框,11:自行定義對話框-,你可以在ADAMS中自行定義對話框或功能表.,1.使用下拉式功能表的 ToolsMenu Modify開啟 Menu Builder,修改下拉式功能表2.使用下拉式功能表的 ToolsDialog Box Create開啟 Dialog-Box Builder,建立新的對話框，且命 名為Force_Control3.請把ADAMS/View的視窗縮至最小。,51,Exercise 11:Latch Model(自訂對話框),11:自行定義對話框-,在下拉式功能表,選擇 Build Design Variable New,會出現 對話框,設定Standard Value 為 80,設定 Value Range 為 Min and Max Values設定 Min.Value 為 60,Max.Value 為 90 重複上述步驟,修改 DV_12,Standard Value 為 10,Min.Value 為 0,Max.Value 為 20,在下拉式功能表,選擇 Tools Dialog Box Create,會出現 對話框,從 Dialog Box 選單,選擇 New設定 Name 為 Force_Control 由 Dialog-Box Builder 的下拉式功能表,選擇 Create Slider,如右圖所示,建立 Slider由 Dialog-Box Builder 的下拉式功能表,選擇 Create Label,如右圖所示,建立 Label,52,Exercise 11:Latch Model(Continued.),11:自行定義對話框-,選取 Down Force Value,並在 Dialog-Box Builder 的下拉式功能表,選擇 Command Execute commands while sliding toggle,輸入指令,“variable set variable=.Latch.DV_11 real=$slider_1”並在 Dialog-Box Builder 的下拉式功能表,選擇 Attribute Value設定標準值為 80,Min.Value 為 60,Max.Value 為 90重複上述動作設定 DV_12輸入指令,“variable set variable=.Latch.DV_12 real=$slider_2”設定標準值為 10,Min.Value 為 0,Max.Value 為 20在 Dialog-Box Builder 的下拉式功能表,選擇 Option Test Box,測試新建的對話框在 Dialog-Box Builder 的下拉式功能表,選擇 Dialog Box Export Command File,儲存對話框對於ADAMS自動化設計、使用者介面建構有興趣者，可參加進階課程。,53,Advanced A/ViewIntroduction,目 標：1.複雜的表示關係式2.碰撞對(contact pairs)3.A/Linear4*.控制工具箱(toolkits)5.解讀acf,adm,cmd,54,作用力的種類,12:作用力-,55,建立作用力,欲在 ADAMS 中建立作用力 使用主功能表中的 Force Modeling 工具 使用 Create Forces 表單欲開啟此表單.使用主功能表中的 Force Modeling 右下角的可撕式表單 使用下拉式功能表中:Build|Forces,12:作用力-,56,定義作用力的各分量,在建立作用力時,必須指定Parts 作用力施加處與方向Characteristics,定義作用力的大小 定義每一個分量的大小時,有三種選擇.固定力 使用者指定一實數常數值Bushing-或 spring damper 類使用者指定一translational and/or rotational stiffness(K)與 damping(C)係數 ADAMS 依據 CSMs To 與 From 的距離,運算距離與距離變更率客戶自訂 使用者自己指定方程式運算式,12:作用力-,57,專題 1：利用Spline 建構非線性彈簧/阻尼,基本概念利用Spline的資料點，建構非線性的spring/damper特性在spring-damper force對話框中的Stiffness/Damper Coefficient不接受function/variable/state coefficient，因此只能用F=f(defo)/F=f(velo)建構非線性的K/C值,假設：1.g=10000 mm/s2 2.Damping=1 N-s/mm,12-非線性彈簧建構法-,58,專題 1：建立位移和彈力的關係表,12:非線性彈簧建構法-,59,專題 2：以SFORCE定義 K&C 係數,對於Spring/Damper元件的設計，若使用SFORCE定義時，有更大的彈性空間，對於非線性特性尤其適合，STORQUE,VFORCE,VTORQUE,GFORCE可應用於流率、空氣動力壓力、磁力等設計。線性彈簧-阻尼ADAMS Function=,12:非線性彈簧建構法-,60,專題 3：以SFORCE定義 K&C 係數,非線性彈簧-阻尼（函數型和曲線型）,12:非線性彈簧建構法-,61,專題 4：Curve Fitting,類型（Run-Time Functions）：Cublic-fitting method(CUBSPL)Akima-fitting method(AKISPL)B-Spline method(Curve)語法：AKISPL(x,z,spline name,iord),12:Curve Fitting,62,An assembly simulation(also known as a displacement initial conditions simulation)is required to ensure that the system is properly assembled,especially when used prior to static and transient simulationsAfter processing the original model input,and before a transient or static simulation begins,ADAMS requires a consistent set of values for the states of the systemTherefore,displacements and velocities must satisfy the constraint equations that define the systemIn some models,initial values you specify(explicitly or implicitly)may violate the constraint equations,in which case the assembly simulation attempts to modify the input data,All transient and static simulations initially perform this assembly simulation,組合模擬,13:模擬型式,63,This kinematic six-bar prototype illustrates a model that was initially built unassembled,but was constrained together using revolute jointsAfter performing the assembly simulation,the constraints are satisfied and the model is therefore assembled,初始組合模擬,13:模擬型式,64,A static simulation determines the positions of all parts within the system such that all internal and external forces are balanced(in the absence of any system motions or inertial forces)For a static simulation,all system velocities and accelerations are set to zeroA static simulation is often used immediately prior to dynamic simulation to reduce unwanted system transients at the start of the simulationDifferent equilibrium configurations,typically at fixed intervals throughout a prescribed motion for the system,can be calculated as well.This is sometimes referred to as Quasi-static simulation,靜力分析模擬,Performs a quasi-static simulation,If checked an initial static simulation will precede the transient simulation requested,Performs ONLY an initial static simulation,For a Quasi-static simulation an end-time and output step size must be specified,13:模擬型式,65,系統內定（暫態）分析模擬,Transient(Default)simulations,in contrast to static simulations,proceed over a time interval and include the inertial force effects due to part velocities and accelerationsIf you request a transient simulation,ADAMS will automatically perform either a dynamic simulation(if the system DOF 0)or a kinematic simulation(if the system DOF=0)For transient and quasi-static simulation types,you MUST specify the following:the time interval over which you want to run the simulation(specified through either an absolute end time or duration)the sampling rate(i.e.,how many times you would like data output over that interval;specified through either the number of total simulation steps or the fixed step size),13:模擬型式,66,Kinematic simulations calculate motion that is independent of forces applied to the system,but depends,rather,only on the constraints and prescribe