案例 | MBD機(jī)構(gòu)性能的優(yōu)化分析

2018-03-09 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

MBD for ANSYS是將RecurDyn技術(shù)引入Workbench平臺(tái),同時(shí)給ANSYS用戶群體帶來(lái)一個(gè)強(qiáng)大的多體動(dòng)力學(xué)仿真工具。MBD可以聯(lián)合Workbench平臺(tái)下的Design Exploration進(jìn)行機(jī)構(gòu)性能的參數(shù)優(yōu)化。下面以具體案例給大家做下演示說(shuō)明。

如下圖運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),在左端施加初始轉(zhuǎn)動(dòng)角度,右端的圓柱體在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)下會(huì)碰撞到球體,本文主要優(yōu)化轉(zhuǎn)速初速度的大小,以及右端球體對(duì)地彈簧的剛度,最終使圓柱體碰撞球體后,球體向右端的最大位移為0.3m。初速度和剛度的變化都會(huì)影響球向右端的的最大位移,所以需要通過(guò)優(yōu)化分析來(lái)獲取一組最佳設(shè)計(jì)參數(shù)。

案例 | MBD機(jī)構(gòu)性能的優(yōu)化分析ansys結(jié)構(gòu)分析圖片1

首先需要先進(jìn)行一次機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析,結(jié)構(gòu)之間的運(yùn)動(dòng)副正常建立即可,同時(shí)考慮重力加速度,圓柱體和球體之間建立接觸關(guān)系,圓柱體和球體均建立對(duì)地的平移副,機(jī)構(gòu)左端建立對(duì)地的轉(zhuǎn)動(dòng)副,其余部件之間建立體對(duì)體的轉(zhuǎn)動(dòng)副。如上圖所示

需要給定一個(gè)初始的轉(zhuǎn)速和彈簧剛度值,在MBD中,可以通過(guò)Body的定義設(shè)置轉(zhuǎn)速初速度,同時(shí)點(diǎn)擊參數(shù)前面的白色按鈕,如下所示,對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行參數(shù)化。同時(shí)球體建立對(duì)地彈簧,對(duì)彈簧剛度進(jìn)行參數(shù)化設(shè)置。

案例 | MBD機(jī)構(gòu)性能的優(yōu)化分析ansys結(jié)構(gòu)分析圖片2

完成設(shè)置后進(jìn)行分析,求解結(jié)束后添加如下結(jié)果,對(duì)象選擇為球體,同時(shí)在Component中選擇POS_TX,提取球體X向位移曲線。

案例 | MBD機(jī)構(gòu)性能的優(yōu)化分析ansys結(jié)構(gòu)分析圖片3

此處需要注意,提取出來(lái)的曲線如下所示,曲線為球體中心在坐標(biāo)系下的X向坐標(biāo)變化情況,未運(yùn)動(dòng)時(shí)候,球體中心的X向坐標(biāo)為0.4m,從下圖曲線可以看出,此時(shí)球體向右端的最大位移為0.33479m。此處需要將Max ABS設(shè)置為參數(shù)化,如上圖所示。

案例 | MBD機(jī)構(gòu)性能的優(yōu)化分析ansys仿真分析圖片4

至此則完成了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析和參數(shù)化定義,隨后我們就可以添加DX中的優(yōu)化功能,進(jìn)行機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)了。如下圖所示,采用響應(yīng)面優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法來(lái)進(jìn)行機(jī)構(gòu)分析。

案例 | MBD機(jī)構(gòu)性能的優(yōu)化分析ansys仿真分析圖片5

再下面就是進(jìn)行DOE設(shè)置、響應(yīng)面設(shè)置以及目標(biāo)函數(shù)設(shè)置,這些操作就和在ANSYS中使用DX是一樣的,重點(diǎn)是MBD下的參數(shù)化設(shè)置。這里就大致介紹下DX 中的設(shè)置。首先進(jìn)行DOE設(shè)置,主要需要我們?cè)O(shè)置參數(shù)的變化范圍,其余部分可以采用默認(rèn)設(shè)置。

案例 | MBD機(jī)構(gòu)性能的優(yōu)化分析ansys仿真分析圖片6

DOE設(shè)置好后點(diǎn)擊Update進(jìn)行設(shè)計(jì)點(diǎn)的分析。響應(yīng)面設(shè)置部分,初學(xué)者可以采用默認(rèn)設(shè)置,另外在優(yōu)化前需要設(shè)置好目標(biāo)函數(shù),此處希望球體向右端的最大位移為0.3m,則坐標(biāo)為0.7m