案例 | MBD機構性能的優化分析

2018-03-09  by:CAE仿真在線  來源:互聯網

MBD for ANSYS是將RecurDyn技術引入Workbench平臺,同時給ANSYS用戶群體帶來一個強大的多體動力學仿真工具。MBD可以聯合Workbench平臺下的Design Exploration進行機構性能的參數優化。下面以具體案例給大家做下演示說明。

如下圖運動機構,在左端施加初始轉動角度,右端的圓柱體在機構運動下會碰撞到球體,本文主要優化轉速初速度的大小,以及右端球體對地彈簧的剛度,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影響球向右端的的最大位移,所以需要通過優化分析來獲取一組最佳設計參數。

首先需要先進行一次機構運動分析,結構之間的運動副正常建立即可,同時考慮重力加速度,圓柱體和球體之間建立接觸關系,圓柱體和球體均建立對地的平移副,機構左端建立對地的轉動副,其余部件之間建立體對體的轉動副。如上圖所示

需要給定一個初始的轉速和彈簧剛度值,在MBD中,可以通過Body的定義設置轉速初速度,同時點擊參數前面的白色按鈕,如下所示,對轉速進行參數化。同時球體建立對地彈簧,對彈簧剛度進行參數化設置。

完成設置后進行分析,求解結束后添加如下結果,對象選擇為球體,同時在Component中選擇POS_TX,提取球體X向位移曲線。

此處需要注意,提取出來的曲線如下所示,曲線為球體中心在坐標系下的X向坐標變化情況,未運動時候,球體中心的X向坐標為0.4m,從下圖曲線可以看出,此時球體向右端的最大位移為0.33479m。此處需要將Max ABS設置為參數化,如上圖所示。

至此則完成了機構的運動分析和參數化定義,隨后我們就可以添加DX中的優化功能,進行機構優化設計了。如下圖所示,采用響應面優化設計的方法來進行機構分析。

再下面就是進行DOE設置、響應面設置以及目標函數設置,這些操作就和在ANSYS中使用DX是一樣的,重點是MBD下的參數化設置。這里就大致介紹下DX 中的設置。首先進行DOE設置,主要需要我們設置參數的變化范圍,其余部分可以采用默認設置。

DOE設置好后點擊Update進行設計點的分析。響應面設置部分,初學者可以采用默認設置,另外在優化前需要設置好目標函數,此處希望球體向右端的最大位移為0.3m,則坐標為0.7m

最后進行響應面優化計算,大部分的設置可以采用軟件的默認設置,最終優化結果如下,ANSYS會給出三組最佳的候選點。

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