多体动力学模块

刚体与柔体的装配体分析

多体动力学模块

控制直升机旋翼桨叶方向的斜盘的机制分析。同时对刚性和柔性桨叶模型的瞬态仿真让用户可以深入了解桨叶形变和升力等性能指标。

设计和优化多体系统的专业工具

多体动力学模块是 结构力学模块 的扩展,为使用有限元分析(FEA)设计和优化多体动力学系统提供了一组高级工具。使您可以仿真由柔体和刚体组成的混合系统,其中每个体均有可能发生很大的旋转或平移。此类分析有助于确定多体系统中的关键点,从而使您可以执行更细致的元件级结构分析。多体动力学模块还使您可以自由地分析结构的各个部分受到的力,以及柔性组件中产生的应力,这可能导致由于大形变或疲劳而发生破坏。

使用关节库

模块中包含了一个预定义关节库,使您可以简便可靠地定义多体系统不同组件之间的关系,这些组件相互连接,因此它们之间仅允许某些类型的运动。关节通过固定体来连接两个组件,其中一个组件在空间中独立运动,而另一个则被约束为根据连接类型而遵循特定运动。多体动力学模块中的关节类型是通用的,可以模拟任意类型的关节。 因而,研究人员和工程师可以使用以下关节类型,并设计精确的多体结构力学模型:


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  • 棱柱关节、铰关节、柱关节和螺纹关节的运动方向。 棱柱关节、铰关节、柱关节和螺纹关节的运动方向。
  • 平面关节、球形关节、槽关节和约化狭槽关节的运动方向 平面关节、球形关节、槽关节和约化狭槽关节的运动方向
  • Model of a truck crane used for handling large loads. The simulation analyzes rigid body movement and predicts forces on the crane's axles and hydraulic cylinders. Results are used to optimize the position of link mechanisms in the base. Model of a truck crane used for handling large loads. The simulation analyzes rigid body movement and predicts forces on the crane's axles and hydraulic cylinders. Results are used to optimize the position of link mechanisms in the base.
  • A swashplate mechanism is used to control the orientation of helicopter rotor blades. This example shows an application derived from the model where only the pitch of the blades can be changed, but where both transient and eigenfrequency analyses can be presented. A swashplate mechanism is used to control the orientation of helicopter rotor blades. This example shows an application derived from the model where only the pitch of the blades can be changed, but where both transient and eigenfrequency analyses can be presented.
  • Model of a three-cylinder reciprocating engine, having both rigid and flexible parts, is used for maximizing the engine power and the design of structural components. Model of a three-cylinder reciprocating engine, having both rigid and flexible parts, is used for maximizing the engine power and the design of structural components.

灵活的多体结构分析

系统中发生形变的组件可以模拟为柔性体,而其他组件(甚至其组成部分)可以定义为刚性。此外,通过将多体动力学模块中的模型与 非线性结构材料模块岩土力学模块 组合,您可以为多体动力学设计和分析提供非线性材料属性。与此同时,物理场的其余部分(您可以使用 COMSOL Multiphysics 和一组特定应用的模块模拟)可以耦合到通过多体动力学模块描述的物理场,例如传热或电气现象的影响。

模块可以执行瞬态、频域、特征频率和稳态的多体动力学分析。可以将关节设定为线性/扭转弹簧或阻尼属性,对其施加力和力矩,以及以时间函数的形式规定其运动形式。其分析和后处理功能包括:

  • 两个组件之间的相对位移/旋转以及其速度

  • 关节处的反应力和力矩

  • 局部和全局坐标系参考框架

  • 柔体中的应力和形变

  • 疲劳模块 组合对关键柔体进行疲劳分析

  • 棱柱(三维、二维)
  • 铰链(三维、二维)
  • 柱(三维)
  • 螺纹(三维)
  • 平面(三维)
  • 球形(三维)
  • 槽(三维)
  • 约化狭槽(三维、二维)

通常,由于其他物理对象的存在或作用,两个组件之间的运动会受到限制。为了充分定义和模拟这些复杂的系统,可以为关节指定条件性的有限相对运动。例如,在机器人中,两个手臂之间的相对运动可以预定义为时间的函数。关节也可以是弹簧式的,也可以在多体动力学模块中考虑阻尼因子。

Three Cylinder Reciprocating Engine

Helicopter Swashplate Mechanism

Truck Mounted Crane Analyzer

Dynamics of Double Pendulum

Spring Loaded Centrifugal Governor

Simulation of Shock Absorber in Landing Gear

Dynamics of a Gyroscope

Shift into gear

Assembly with a Hinge Joint

Slider Crank Mechanism