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adams是怎麽進行運動學分析的原理

在前面的博文中兩次談過如何學習ANSYS,卻沒有壹篇提到如何學習ADAMS,這對於ADAMS似乎不大公平。這是為什麽呢?

可能,在我心中有壹種情結,覺得ADAMS比較簡單,很容易學會,似乎不用多說什麽。但是我在多年的教學中發現,對於機械系的大學生而言,ADAMS比ANSYS更有用。ANSYS,雖然我經常在鼓吹它的好,但是它的門檻比較高,即便是大四的學生,對於ANSYS,要勉強入門都很困難。那麽,我不如談壹些更加實用的軟件,比如ADAMS,它幾乎可以適用於每個機械系的學生,而且非常容易上手,更有意思的是,它相當有用。下面就簡單的談談ADAMS,並說說我學習它的體會。

ADAMS是壹個多體動力學軟件,說白了,就是對機構做動力學分析的軟件。說得更直截了當壹些,它是理論力學以及機械原理,機械振動的輔助分析軟件。理論力學中的絕大部分靜力學,運動學,動力學問題,可以用ADAMS輕而易舉的解決;對於機械原理中的機構分析和設計,ADAMS也是絕佳的輔助工具;至於機械振動中的單自由度系統,多自由度系統的振動,乃至連續體的振動問題,都可以用ADAMS來解決。

除了做分析以外,ADAMS也可用於優化設計,它提供了壹整套做試驗設計,優化設計的工具。無需任何編程,就可以輕松的對機構做優化設計,因此,它也是機構優化設計的工具。

那麽,誰可以學習ADAMS?如何學習ADAMS呢?

先回答第壹個問題,誰可以學習ADAMS.

首先,在大二上學期,在學習理論力學的同時,就可以學習ADAMS,用它來做壹些動畫,幫助自己理解機構;

其次,在大二下學期,在學習機械原理的時候,可以用ADAMS來幫助自己做連桿機構,凸輪機構,齒輪機構的分析與設計;

再次,在大三,學習機械振動的時候,可以用ADAMS來幫助自己理解單自由度系統,兩自由度系統,多自由度系統的振動行為。

最後,在學習優化設計的時候,可以用ADMAS來幫助自己做優化設計,學習如何先做試驗設計,再做優化設計的流程,從而對於機構的方案設計有壹個完整的概念。

第二個問題,如何學習ADAMS呢?

ADAMS是由很多模塊組成的,如下圖。

其中,

CAR,CHASIS,DIRVELINE------主要是與汽車某個零部件設計相關的專業模塊,開始學習的時候不用理睬;

FLEX------------------------是柔性體模塊,開始學習時也不用看它;

INSIGHT---------------------是優化設計模塊,等大家學習完優化設計這門課程後再去看它,

SOLVER-----------------------是求解器,我們幾乎不用直接與它打交道,壹個按鈕就可以調用。

VIEW-------------------------這是我們用得最多的模塊,用於建模,分析。

POSTPROCESSOR----------------後處理模塊,用的很多。

可見,對於ADAMS,我們最開始只要用VIEW和POSTPROCESSOR就足夠了。而其中POSTPROCESSOR這個後處理模塊用起來相當容易,我們的主要精力應該是在VIEW上。

下面談談如何用VIEW.首先給出ADAMS2013/VIEW的主界面。

使用ADMAS基本上就是三步:

(1)建模。在VIEW裏面。

(2)分析.在VIEW裏面,按動壹個按鈕啟動計算,這實際上是ADAMS的核心。不過我們不需要了解其細節。

(3)後處理.在VIEW裏面,按動壹個按鈕就可以進入到該後處理軟件,然後也可以在該後處理軟件中按壹個按鈕迅速回到VIEW這個軟件。

總體上而言,第壹步,建模是核心。

建模,要建立什麽樣的模型呢?

對於我們機械系的同學而言,就是創建壹個機構。

我們知道,機構是由構件通過運動副連接而成的運動鏈,其中有壹個構件是固定在地面上的。

因此,創建機構很容易,先創建構件,然後創建運動副,接著施加驅動,這就可以了。

構件可以是實體或者是點,線這樣的幾何元素;運動副就是在機械原理中出現的轉動副,移動副這些東西;而驅動無非就是施加轉動速度,移動速度。另外,也可以施加驅動力和驅動力偶。這樣,機構的模型就建成了,然後就可以開始做分析。而後處理中,無非就是看看構件或者構件上的某個點,它的位移,速度和加速度曲線。或者,是考察運動副上的約束力是如何變化的。所以,它最後求解的實際上是理論力學最關心的內容。

這就是ADAMS。

因此,要學習ADAMS,建議從大二上學期就開始,當老師講解運動學部分時,學生就可以開始安裝ADAMS,並在裏面創建機構,用之試探著求解理論力學的運動學裏面的習題。這會很有意思。因為我們發現,理論力學習題中那些很難理解的機構現在運動起來了!而且它可以給出任何壹個點的位移,速度和加速度曲線,從而可以對我們求解的結果進行驗算。

而在學習機械原理的時候,尤其是對於四桿機構,ADAMS的用處相當的大。我們可以創建各種四桿機構,然後給原動件施加驅動,很快我們就發現,當四桿長度不滿足桿長條件時,的確沒有周轉副出現。當我們經過調試滿足桿長條件以後,通過改變固定桿件,就可以很興奮的看到它的確有時候是雙曲柄機構,有時候是雙搖桿機構,有時候是曲柄搖桿機構。更有意思的是,我們在設定壹個角度測量以後,可以方便的看到壓力角是如何隨著原動件的轉動而變化的,這壹點對於凸輪機構同樣適用。

對於筆者而言,ADAMS最大的用處是做方案設計。當我們做方案設計的時候,可能在AUTOCAD中做出不少方案,那麽這些方案的運動會按照自己的想象進行嗎?此時,ADAMS是絕佳的工具。通過簡單的繪制線條和圓圈,我們就可以得到機構運動簡圖,從而考察該機構的運動過程,進行方案的評選。其中的樂趣,只有大家用到以後才有體會。

暫時就說這麽多吧。總之,ADAMS從大二開始就可以伴隨我們的整個大學期間,無論是對於課程的學習,還是做創新設計,課程設計,畢業設計,都相當有用。建議每個機械系的大學生都學好ADAMS.

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