機(jī)械專業(yè)外文文獻(xiàn)翻譯-外文翻譯--多學(xué)科系統(tǒng)級(jí)虛擬樣機(jī)建模與仿真技術(shù)
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附錄 附錄一 to to to so on in t is is In of is to ow s is an In to we in to as as in to 2. t 2.1 is at is ay so P. as of of so on in so in so is is to in to to 2.2 is in in * in M ], [ K ], [ x ] in as as * in he so in to is is in to 2.3 in an to he so on so on so in of is to in so on in to at is 3. n of is PD PD to in of PD in At at SC to in to is to t is on * - in * - a SE - - on to in on * ++ ++ - - in ++ - of on * on to * * on to * on so on * AC or II n on * * * in to on * * 0 t 1 y as as in so on in we in of on to of on 2 t to 3 n in to be to in to as as we to is on E to on o f s 4 . 統(tǒng)級(jí) in in is In in as as On on by If to "to it is is a as as in if be of PD 能化 in at 5 as 6 附錄 二 多學(xué)科系統(tǒng)級(jí)虛擬樣機(jī)建模與仿真技術(shù) 本文從當(dāng)前產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程對(duì)多學(xué)科聯(lián)合仿真的需求出發(fā),分析了產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計(jì)對(duì)仿真技術(shù)三個(gè)層次的功能需求,并引出當(dāng)前實(shí)現(xiàn)多學(xué)科集成仿真的一般方法。多學(xué)科聯(lián)合仿真需要控制、機(jī)構(gòu)、有限元等不同仿真環(huán)境的集成和數(shù)據(jù)交換,供最為系統(tǒng)和完整的多學(xué)科協(xié)同仿真開發(fā)環(huán)境,本文詳細(xì)介紹了 學(xué)科系統(tǒng)級(jí)虛擬樣機(jī)建模和仿真的解決方案,并給出了具體的實(shí)例。 1.多學(xué)科聯(lián)合仿真的需求 眾所周知,現(xiàn)代產(chǎn)品的研發(fā)流程是多人團(tuán)隊(duì)、多學(xué) 科領(lǐng)域的協(xié)同設(shè)計(jì)過(guò)程。在產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程中,無(wú)論是系統(tǒng)級(jí)的方案原理設(shè)計(jì),還是部件級(jí)的詳細(xì)參數(shù)規(guī)格設(shè)計(jì),都涉及到多個(gè)不同的子系統(tǒng)和相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域,這些子系統(tǒng)都有自己特定的功能和獨(dú)特的設(shè)計(jì)方法,而各子系統(tǒng)之間則具有交互耦合作用,共同組成完整的功能系統(tǒng)。 圖 1 現(xiàn)代產(chǎn)品過(guò)程涉及多個(gè)子系統(tǒng)和相關(guān)學(xué) 科領(lǐng)域 如何有效的協(xié)調(diào)各個(gè)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的工作,讓團(tuán)隊(duì)之間達(dá)到信息共享、互通有無(wú),并保證子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量和整體性能,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)真正的一體化和協(xié)同化,從而提高設(shè)計(jì)效率,節(jié)省設(shè)計(jì)成本,縮短開發(fā)周期,這是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。 為了達(dá)到上述目標(biāo),我們必須滿足以下三個(gè)層次的需求: 第一,具備各子系統(tǒng)和各學(xué)科領(lǐng)域有效的集成仿真工具,從而保證各子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水準(zhǔn)和可靠性; 圖 2 各學(xué)科領(lǐng)域的不同設(shè)計(jì)工具 第二,能夠?qū)崿F(xiàn)各仿真工具之間的無(wú)縫集成和數(shù)據(jù)交換,在統(tǒng)一架構(gòu)下實(shí)現(xiàn)模型整合; 第三,為了能夠協(xié)調(diào)和管理各設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì),以及在設(shè)計(jì)過(guò)程中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置,還必須具有仿真數(shù)據(jù)和流程的管理平臺(tái),實(shí)現(xiàn)各學(xué)科領(lǐng)域的真正協(xié)同仿真。 2.多學(xué)科協(xié)同仿真的一般實(shí)現(xiàn)方法 目前較為通用和流行的實(shí)現(xiàn)多學(xué)科集成仿真的方法主要包括以下三種: 合仿真式( 聯(lián)合仿真式是目前較為通用,也是使用最多的一種數(shù)據(jù)交換方式,其數(shù)據(jù)交換原理如圖 3 所示,兩個(gè)不同仿真工具之間通過(guò) P 等方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和調(diào)用。 圖 3 聯(lián)合仿真式的基本原理 當(dāng)兩個(gè)不同仿真工具之間通過(guò)聯(lián)合仿真方式建立連接后,其中一者所包含的模型可以將自己計(jì)算的結(jié)果作為系統(tǒng)輸入指 令傳遞給另一者所建立的模型,這種指令包括力、力矩、驅(qū)動(dòng)等典型信號(hào),后者的模型在該指令的作用下所產(chǎn)生的響應(yīng)量,如位移、速度、加速度等,又可以反饋給前者的模型,這樣,模型信息和仿真數(shù)據(jù)就可以在兩者之間雙向傳遞。 聯(lián)合仿真方式的典型應(yīng)用有:多體動(dòng)力學(xué)與控制系統(tǒng)(如車輛控制)、結(jié)構(gòu)與氣動(dòng)載荷(如飛行動(dòng)力學(xué)分析),等等。這是一種最為容易建立和實(shí)現(xiàn)的集成仿真方式,具有很強(qiáng)的普適性,但局限在于難以處理剛性系統(tǒng),對(duì)系統(tǒng)資源占用較多,某些情況可能速度較慢。 型轉(zhuǎn)換式( 模型轉(zhuǎn)換 式的原理如圖 4 所示。其主要原理是將其中一個(gè)工具的模型轉(zhuǎn)化為特定格式的包含模型信息的數(shù)據(jù)文件,供另一個(gè)工具中的模型調(diào)用,從而實(shí)現(xiàn)信息交互。典型的數(shù)據(jù)格式如用于剛彈耦合分析的模態(tài)中性文件( 在該文件中包含采用 [M]、 [K]、 [x]和振型矩陣表示的彈性體信息;用于控制機(jī)構(gòu)一體化仿真以及其它仿真的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)文件( 該文件中包含采用變量表示的函數(shù)信息。 圖 4 模型轉(zhuǎn)化式的基本原理 模型轉(zhuǎn)化式的典型應(yīng)用有:控制、電液與機(jī)構(gòu)一體化仿真(如飛機(jī)操縱面),有限元與多體機(jī)構(gòu)(如剛彈耦合機(jī)械系統(tǒng)),等等。這種方式的特點(diǎn)在于求解速度快,對(duì)系統(tǒng)資源占用較少,穩(wěn)定性好,并且模型建立后便于重復(fù)使用,而局限則在于需要定義特定數(shù)據(jù)格式的文件,通用性稍差。 解器集成式( 求解器集成 式的基本原理是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)不同工具之間的求解器代碼集成,從而實(shí)現(xiàn)在其中一個(gè)仿真環(huán)境中對(duì)另一個(gè)仿真工具的求解器調(diào)用,如圖 5 所示。 圖 5 求解器集成式的基本原理 求解器集成式的典型應(yīng)用有:帶有屈曲等材料非線性問(wèn)題的大型結(jié)構(gòu)模型,帶有流固耦合、沖擊等幾何非線性問(wèn)題的大型結(jié)構(gòu)問(wèn)題,等等。這種方式的 優(yōu)勢(shì)在于可以方便有效的運(yùn)用多種學(xué)科領(lǐng)域的求解技術(shù),便于用戶直接使用現(xiàn)有模型,而局限在于模型中的某些因素如單元類型、函數(shù)形式等某些情況下需要重新定義,同時(shí)軟件的開發(fā)和升級(jí)周期較長(zhǎng)。 3. 學(xué)科協(xié)同仿真解決方案 針對(duì)多學(xué)科協(xié)同仿真三個(gè)層次的需求, 供當(dāng)前最為系統(tǒng)和完整的解決方案。 首先, 供集成的 模仿真環(huán)境 含一整套全面的 具用于仿真系統(tǒng)的各種性能,從而高效的建立各子系統(tǒng) 的模型,評(píng)價(jià)系統(tǒng)性能。 圖 6 集成 真環(huán)境 次, 成員之間均具有無(wú)縫集成能力,可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和模型整合 ,建立完整的一體化虛擬樣機(jī); 有悠久的開發(fā)歷史,其成員都是各自領(lǐng)域居于領(lǐng)先地位的仿真工具,通過(guò)了大 量工程項(xiàng)目的檢驗(yàn),知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的不斷積累,具有極強(qiáng)的可靠性與穩(wěn)定性。目前 成員之間可以方便的通過(guò)不同方式實(shí)現(xiàn)模型數(shù)據(jù)交互、求解器整合和計(jì)算過(guò)程協(xié)同,同時(shí) 在積極的開展工作,將 成員移植和整合到統(tǒng)一的架構(gòu)之下,以便用戶可以在統(tǒng)一的界面環(huán)境下完成所有分析工作。 圖 7 現(xiàn)完整功能虛擬樣機(jī) 再次, 強(qiáng)大的仿真流程與數(shù)據(jù)管理平臺(tái),為企業(yè)提供協(xié)調(diào)和管理設(shè)計(jì)人員、仿真工具,模型數(shù)據(jù)的統(tǒng)一架構(gòu),實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置和組合,提高產(chǎn)品開發(fā)效率。 成仿真方式 根據(jù)實(shí)現(xiàn)集成仿真的三種通用方法各自的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn),結(jié)合各仿真工具自身的特點(diǎn)和用途, 員間通過(guò)不同的方式實(shí)現(xiàn)整合。 成方式 目前 者之間的集成越來(lái)越緊密,集成的方式也越來(lái)越豐富。 以通過(guò)聯(lián)合仿真式、模型轉(zhuǎn)換式和求解器集成式三種方式進(jìn)行協(xié)同仿真。 * 聯(lián)合仿真式 -由 解器求解各自的模型; -在設(shè)定時(shí)- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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