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AMESim多体动力学软件接口


LMS Imagine.Lab AMESim
多体动力学软件接口

2008AMESim重工行业研讨会 张钊 – 应用工程师

目录

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接口概览 LMS Virtual.Lab Motion接口算例 MSC ADAMS接口算例 结论

2 copyri

ght LMS International - 2007

共仿真接口意义

? 完整系统耦合仿真: 1D ? 重工机械动态性能: 液压/控制 链…)

3D 三维执行机构(底盘/机械臂/传动

驱动 / 控制

AMESim
运动

多体动力学

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接口数据交互
作动系统

LMS Imagine.Lab AMESim
传感器

多体动力学软件 执行机构

? 作动系统 ? 力/扭矩 (液压系统 / 机
电系统 / 1D 机械系统) ? 质量 & 惯性

? 传感器 ? 平动位移, 速度, 加速度 ? 转动角位移, 角速度, 角加
速度 ? 运动曲线, 受力元素等

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接口类型一:多体动力学输出到AMESim
? 共仿真模式 – 多体动力学 & AMESim 求解器

AMESim solver
& = f (t , X ,... ) X sim sim AMESim界面
? 全部输出模式 – 只有AMESim求解器

fixed ?t

MBS solver
& X mbs = g (t , X mb s ,... )

& X mbs = g (t , X mbs ,... )
AMESim界面
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AMESim solver & = f (t, X ,...) X sim sim

MBS solver Function evaluator

接口类型二:AMESim输出到多体动力学
? 共仿真模式 – AMESim & 多体动力学求解器

AMESim solver & = f (t , X ,...) X sim sim

fixed ?t

MBS solver
& X mbs = g (t , X mb s ,... )
多体动力学界面

? 全部输出模式 – 只有多体动力学求解器

AMESim solver Function evaluator
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& X mbs = g (t , X mb s ,... ) & = f (t , X ,...) X sim sim
多体动力学界面

MBS solver

接口模式比较

? 共仿真模式
各自的模型用各自特定的求解器, AMESim & MBS/Solver ? 线性分析工具不能直接使用 ? 需要给定通讯步长,数据传递为不连续
?

? 全部输出模式
?

多体动力学输出到AMESim
? 不适合太复杂的多体机构问题 ? 能够对整个系统使用AMESim的线性分析工具

?

AMESim输出到多体动力学
? 不适合数字刚度高的系统 ? 无法处理系统不连续性。

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接口概览 LMS Virtual.Lab Motion接口算例 MSC ADAMS接口算例 结论

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软件设置
? Master-Slave共仿真模式:LMS Virtual.Lab Motion 作为master
求解器

? LMS Imagine.Lab AMESim 将模型方程输出,LMS Virtual.Lab
Motion 对模型方程进行求解

? LMS Virtual.Lab Motion与AMESim 必须安装在同一台电脑上 ? 拷贝AMEQueryLib.dll(位于\VLR7BSL1\intel_a\code\bin文件夹)
至\AMESim\7.0.0\win32 文件夹

? AMESim必须采用Visual C++编译器

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挖掘机耦合算例

液压缸作动力

机械臂位移 速度 In Imagine.Lab AMESim ? DC motor with its control

初始设定 : ? 1D AMESim 液压模型 ? 3D Motion cinematic 模型 目标 : ? AMESim 液压回路系统与 3D 机 构耦合
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准备AMESim模型:Step 1

AMESim Interface block

? 菜单Modeling- Interface block-
Create interface Icon ? 选择接口类型为 “VL. Motion” ? 定义输入输出变量

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准备AMESim模型:Step 2

将输入输出信号端口与AMESim系统连接 ? AMESim计算得到的液压缸作动力传递给

Motion ? Motion计算得到的位移和速度传递给AMESim 液压缸 ? 连接完毕后,切换至仿真模式

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Motion中导入AMESim模型:Step 1
在Motion中添加输入输出:

? 菜单 Insert -Controls - Control
Inputs(Control Outputs) ? 选择需要连接的变量类型 ? 在 Control Nodes 变量中,输入 其与之对应的AMESim变量名称

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Motion中导入AMESim模型:Step 2
在Motion中导入AMESim模型:

? 菜单 Insert -Controls - External
Controls ? 选择AMESim ? 在AMESim Model对话框中选择 与之对应的AMESim模型,Motion 能够自动分析接口变量

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Motion中设定共仿真参数
Motion求解器设定 ? 设定分析类型为 ‘Dynamic’ ? 设定积分求解算法为 ‘BDF’ ? 设定Matrix Scaling为‘ITERATIVE’

注意: Virtual.Lab Motion的BDF求解算法最适合处理 AMESim刚性液压方程
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共仿真结果

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轮式装载机算例

扭矩

初始设定 : ? 1D AMESim 液压模型 ? 3D Motion cinematic 模型 目标 : ? AMESim 液压回路系统与 3D 机 构耦合
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角速度

轮式装载机算例

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底盘悬挂系统



位移 速度
初始设定 : ? 1D AMESim 液压模型 ? 3D Motion cinematic 模型 目标 : ? AMESim 液压回路系统与 3D 机 构耦合
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底盘悬挂系统
结果动画显示

结果曲线显示 (command path and real path,…)

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接口概览 LMS Virtual.Lab Motion接口算例 MSC ADAMS接口算例 结论

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软件设置

? 接口模式:MSC ADAMS为slave,模型输出到AMESim,AMESim为master ? 定义一个用以指定Adams安装路径的环境变量:
Unix: Echo $AME_ADAMS_HOME 如果已经设置了话, 那么将出现类似下面的显示: /opt/adams2003 如果出现:“AME_ADAMS_HOME:Undefined variable”, 那么需要设置该环境变 量, 输入: ls -1 /opt/bin/adams2003 ? Windows echo %AME_ADAMS_HOME% 如果已经设置了话, 那么将出现类似下面的显示: C:\ADAMS2003 如果没有设置,将输出“%AME_ADAMS_HOME%”。那么需要设置该环境变量。
?

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准备MSC.ADAMS 模型:Step 1

? 建立MSC.ADAMS模型并确认能够正常运行
例如:在ADAMS/View中的File菜单中,选择Import并选择antenna.cmd

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准备MSC.ADAMS 模型:Step 2

? 创建/检查输出变量
?

MSC.ADAMS的输出变量:通常是速度和位移,主要是使用ADAMS内部 函数来定义;如AZ()用于角度测量,WZ()用于转速,DM()用 于位移。

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准备MSC.ADAMS 模型:Step 3

? 创建/检查输入变量
?

MSC.ADAMS的输入变量:通常是力和扭矩。在创建时,这些变量设置 为0,因为它们的值是由AMESim计算得到。

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准备MSC.ADAMS 模型:Step 4

? 创建接口
通过Plant Input和Plant Output将刚才定义的变量设置为输入输出

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准备MSC.ADAMS 模型:Step 5

? 输出模型
通过A/Controls菜单来设置Plant Export。
?ADAMS结果文件名(File prefix) ?在第二步中创建的“plant input”和 “plant output” ?在控制包(Control package)中选 择“EASY5_和_MATRIXx” ?输出类型,选择线性还是非线性; ?如果用户希望让ADAMS在运行系统 前计算初始稳态分析的话,则需要选 择“yes”反之选“no”; ?如果需要的话,填入用户定义的库名 字。
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MSC ADAMS输出模型文件

? 经过上述步骤后,ADAMS将在用户的当前的工作路径中创建了3个文件:
1、inf文件包括接口软件的基本信息:ADAMS的路径,ADAMS写入的文 件名,求解器需要的信息,交换变量的定义,状态变量的数量。 2、adm文件包括ADAMS求解器进行仿真运算时需要读取的ADAMS系统的 信息。 3、cmd文件包括所有AMDAMS/View需要的相关系统的信息。

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创建AMESim-ADAMS接口

? 在AMESim中读取ADAMS输出的inf文件
选择Modeling-Interface block-Import Adams model,并通过 浏览器找到ADAMS输出的inf文件,AMESim会自动分析该文件,并创 建相应接口。

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创建AMESim-ADAMS接口

? 将生成的接口模块和AMESim模型连接,完成全部建模后,在AMESim中运
行仿真:ADAMS会在后台自动调用执行。 ? 仿真结果在AMESim和ADAMS中均可见。
执行机构

控制系统

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接口概览 LMS Virtual.Lab Motion接口算例 MSC ADAMS接口算例 结论

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结论

? LMS Imagine.Lab AMESim为多领域复杂系统仿真提供了完成的平台:
多级复杂度模型 ? 多学科领域建模 ? LMS Virtual.Lab Motion/MSC DADMS接口,提供了与3-D多体动力学 共仿真能力,可用于多体动力学、结构动力学的共仿真与优化。
?

? 多体动力学接口额外功能:
在AMESim中,考虑热影响 ? 通过与Motion接口,直接与 CATIA V5 模型耦合:增加了考虑几何数 据的能力 ? 添加结构动力学(柔性体:Nastran or Ansys) ? 可以在Motion中进行实验设计与优化。
?

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谢 谢!

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