多体动力学模块
多体动力学模块
分析刚体与柔体装配体的软件
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
模块包含一个预定义的关节库，这使您可以简单可靠地指定多体系统不同组件之间的关系，这些组件相互连接，因此彼此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，另一个则被约束为根据连接类型只能进行特定运动。多体动力学模块中的关节类型具有通用性，可以模拟任意类型的连接。 因此，研究人员和工程师可以使用以下关节类型来设计精确的多体结构力学模型：
- 棱柱（三维、二维）
- 铰接（三维、二维）
- 圆柱副（三维）
- 螺纹（三维）
- 平面（三维）
- 球形（三维）
- 槽（三维）
- 缩进狭槽（三维、二维）
- 固定关节（二维、三维）
- 距离关节（二维、三维）
- 万向接头（三维）
更多图片：
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棱柱关节、铰接关节、圆柱关节和螺纹关节的运动方向。 -
平面关节、球形关节、槽关节和缩进狭槽关节的运动方向。
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手动档车辆内变速箱外壳中的应力和 5 档同步变速箱周围空气（顶部绘图和底部右侧绘图）中的声压级。还显示了变速箱一个点上法向加速度的频谱（底部左侧绘图）。
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图中的斜盘机制用于控制直升机螺旋桨的方向。本例显示的 App 基于一个直升机螺旋桨模型，只能改变螺旋桨的螺距，但可以同时执行瞬态和特征频率分析。
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图中的三缸往复式引擎模型同时包含刚性和柔性零件，可用于将引擎功率最大化并用于设计结构构件。
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感应电动机外壳中的应力图（顶部绘图）和转子中的磁通密度图（底部左侧绘图）。还显示两个轴承位置的转子轨迹（底部右侧绘图）。
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或岩土力学模块组合，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/旋转及其速度
- 关节处的反作用力和力矩
- 局部和全局坐标系参考框架
- 柔体中的应力和形变
- 耦合疲劳模块对关键柔体进行疲劳分析
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。
保持低温：SRON 为深空望远镜开发热校准系统
C. de Jonge SRON, Netherlands
外太空望远镜需要超灵敏探测器和校准才能接收弱远红外信号。远红外仪器（SAFARI），一种将登上宇宙学及天体物理学用宇宙学与天体物理空间红外望远镜（SPICA），其具有测量远红外光谱的传感器。SAFARI 系统包括一个辐射源，用于校准，但辐射源非常强大 ...
轮系建模
本例阐述了直齿轮组的建模过程。通过执行瞬态分析来计算所有齿轮的角速度以及所有齿轮承受的力和力矩。在假定齿轮啮合为弹性的情况下，使用接触建模来计算齿轮啮合刚度。通过执行参数化分析来计算齿轮啮合刚度在一个齿轮传动啮合周期内的变化情况。
斜齿轮副
本例阐述了斜齿轮副的建模过程。在两种不同情况中，齿轮啮合分别假定为刚性和弹性。执行瞬态研究来分析齿轮啮合刚度与联接刚度对接触力和齿轮角速度的影响。此外，还执行了特征频率分析以计算刚性和弹性齿轮啮合轮系的固有频率和振型。
三缸往复式发动机
本例阐述了三缸往复式发动机的建模过程。在模型的第一部分，使用热动力学分析计算了气缸压力随曲轴旋转的变化情况。在模型的第二部分，使用前面生成的压力数据执行了柔性多体动力学分析，得到曲轴的角速度、发动机的功率输出以及柔性连杆中的应力。除了一个连杆，发动机中的其他部件都假定为刚体。不同部件之间采用铰接关节和棱柱关节进行建模。
感应电动机中的振动
这是一个感应电动机的模型示例，其中通过定子绕组上的时谐电流和转子的旋转在转子中产生感应涡电流。假定转子与定子之间的空隙不对称，分析了电动机中产生的振动。\n\n该示例中，在二维中执行感应电动机的电磁仿真，在三维中执行多体动力学仿真。当交流电通过定子绕组时，旋转扭矩计算为多体动力学中时间的函数，从而可计算惯性效应引起转子旋转的速度。
差动轮系机构
本例阐明了汽车中常用的差动轮系机构的建模过程。使用了五组直齿锥齿轮对差动齿轮建模。改变差动齿轮两个输出轴的角速度比率，模拟车辆在平直和弯曲道路上的运动。执行瞬态研究以计算所有齿轮的角速度以及星形齿轮绕其自身轴的旋转情况。
铰接装配
直升机滑盘机构
本例描述对滑盘机构建模，此机构常用于控制直升机旋翼桨叶的方向。旋翼桨叶在两种情况下分别建模为刚性和柔性。计算了绕两个不同轴旋转时旋翼桨叶的变形。此机构的其他部分模拟为刚性。还对此机构执行了特征频率分析。
双摆的动力学分析
Shift into gear
This model demonstrates the ability to simulate Multibody Dynamics in COMSOL. It comprises a multilink mechanism that is used in an ...
