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機(jī)械社區(qū)
標(biāo)題:
Autodesk Inventor 應(yīng)用案例
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作者:
非飛520
時間:
2007-12-2 01:46
標(biāo)題:
Autodesk Inventor 應(yīng)用案例
在
Inventor
中實(shí)現(xiàn)變形體的模擬
8 ~- f$ v' H* E2 W
四川
.
德陽第二重型機(jī)械集團(tuán)公司
* P* }) l( J8 H
設(shè)計研究院
" N/ O K- N! X4 C- Y
馮克勇
$ s: C7 g. D' c2 S2 \
& n1 F& i/ a$ Y& x" P0 T* }
& g8 G& _& d) @% E9 a
8 E2 Z; S- C4 x3 c" B
Inventor
是目前使用較為廣泛的三維
CAD
軟件,,它具有強(qiáng)大的產(chǎn)品造型和裝配功能,,同時,,通過裝配約束進(jìn)行運(yùn)動模擬,,使設(shè)計人員能夠很直觀地看到設(shè)備的運(yùn)動情況,,給設(shè)計工作帶來了極大地方便,。但是,,通過裝配約束所能實(shí)現(xiàn)的都是機(jī)構(gòu)的剛體運(yùn)動,,而不能模擬物體的變形情況,,在實(shí)際工作中,,往往需要觀看一些物體的變形情況
(
如軋制過程中鋼坯的變形,、擠壓成型等
)
。本文就這一問題,,提出了一種解決途徑,,下面通過一個軋制過程中鋼坯變形的示例
(
軋制模型如圖
1
所示
)
,敘述了如何實(shí)現(xiàn)這一目的方法,。
7 ~9 s/ Q3 Y2 _1 ?% h
9 \0 ^# L6 C2 c
1
,、
( q4 m$ J+ `$ p4 ]2 ^( z+ U$ j" i
變形體模型的建立
5 R/ N! j: _; n* I$ p
0 E* b# B3 o7 D9 h$ @
由于
Inventor
中的運(yùn)動模擬均是通過約束驅(qū)動實(shí)現(xiàn)的,而約束又是建立在設(shè)備中各零部件的之間的裝配關(guān)系,,所以驅(qū)動的結(jié)果只能是零部件的剛體運(yùn)動,。為了實(shí)現(xiàn)物體的變形,我們采用了多及變形過程中的各變形體分別建模,,然后將其重疊為一體
(
當(dāng)然,,應(yīng)關(guān)閉輪廓顯示
)
,利用
Inventor
提供的函數(shù),,分別設(shè)置重疊體中各變形體的運(yùn)動軌跡以實(shí)現(xiàn)變形的模擬,。
! x8 e/ j( x) E/ ^2 ?7 d8 s
本例中,鋼坯
) Z0 x: f6 w% ^* p
薄,,并且鋼坯在厚度方向上的變形是上下對稱的,,根據(jù)軋制速度及鋼坯咬入情況,我們將鋼坯分成多個變形體
(
如圖
2
所示
)
,,從圖中看到,,經(jīng)過第
9
個變形體后,鋼坯的咬入過程就已完成,,所以,,我們通過前
9
個變形體的運(yùn)動分析,就可以了解實(shí)現(xiàn)變形模擬的過程,,因?yàn)殇撆鞯淖冃问巧舷聦ΨQ的,,所以在合成鋼坯中,每個變形體為兩塊
(
上下各一塊
)
,,前
9
個變形體重疊后如圖
3
所示,。第
10
個及以后的變形體的重疊方法以此類推。
2
,、
- ~8 B3 G" @7 s8 ?* B
約束的設(shè)定
1 p( c- Y7 h4 H" _7 B
+ n+ ~ o& n4 T3 z. d
在整個變形過程中
/ j( r% w7 n% I
- G, \" m/ W% H1 Z8 X9 i0 R0 {$ Z1 `- \
,,各變形體在運(yùn)動過程中分時段與基體重合,就可達(dá)到變形的效果,。因此,,各變形體的位置約束均以基體為基準(zhǔn),同時,在軋制過程中,,基體也在移動,,故我們建立了一個固定的虛擬體
(
可設(shè)為不可見體
)
作為鋼坯運(yùn)動的參照
(
如圖
5
所示
)
,軋輥的轉(zhuǎn)動速度及基變形體的移動秩序均可以通過基體的移動來確定,。
+ ^- Z9 y5 ~' Y! j% E
在本例
% i% _+ L3 A* w$ V
,,在施加約束時,變形體與基體的側(cè)面和端面應(yīng)同向平齊,,平齊距離為
0
,。而在鋼坯的厚度方向上,同向平齊的距離為
s
,,初始的
s
值為
s0=(h0-h1)/2
,,變形后的
s
值為
s1=0(
如圖
6
所示
)
。變形體
1~9
在咬入軋輥后,,約束變量
s
依次由
s0
變?yōu)?/font>
s1
,,這樣就實(shí)現(xiàn)了鋼坯由厚到薄的變形過程。取基體與虛擬體的距離
L
為驅(qū)動約束,,
L
的長度為
L0~Lmax
,,
Lmax
是鋼坯從開始軋制到軋制完成后基體的總行程。軋輥的轉(zhuǎn)速可通過
L
換算,,各變形體及軋輥的約束關(guān)系如下:
(1)
鋼坯厚度控制距離:
! y# O3 t8 ?, J4 O; K- R
! g) W9 _, J: k( k) T. V; T, ]
0 h# u$ n/ O2 K( m5 H" O, D
J y9 W# C' X
x1=s0 (1- p1)
$ ]8 i; P6 g2 \7 P# k+ a7 _
x2= s0 (1-p 2)
' j$ m! r/ ?& j, |- ^5 g/ A
x3= s0 (1- p 3)
; j% d) J& `9 q; f3 F' V
x4= s0 (1- p 4)
2 m1 u7 z5 F) q! D; H. C
………
8 n2 Y$ ^* W! n/ V. I
x9= s0 (1
f- z3 y3 J# G4 V3 v1 N- F
……
4 ~9 U$ u, w( E& f" G
x1
,、
. I, f2 Z4 C$ `; }4 C7 J; J
" l, D7 J; _- I" L5 O! C5 W( b$ E
p1
、
p2
,、
p3
、
p4…..p9…___x1~x9
的控制變量,;
3 z9 g8 d4 |# Z
(2)
軋輥旋轉(zhuǎn)角度:
4 H0 h* o D8 o' S: E4 f8 r
A= ( L/R ) * 1 de
7 K4 A3 M9 H3 v5 b
A____
軋輥轉(zhuǎn)角
(
度
)
! r! i! a$ F* l( d
% n# Q7 A0 P4 |7 B
L____
鋼坯移動距離
(
4 e% T. J, B; z# C2 V
R____
軋輥半徑,,式中
* 1 deg / 1 m
1 ?: U" ?% I3 {7 U4 P, r7 L$ N* R& \
制變量:
2 P* W) S! A/ l4 Q' v* I% z. I
p1=sign(L -
, j4 T8 v2 G$ \3 H7 U
p2=sign(L - L0 -
3 ]& E- P, S" _) y6 O( }" M4 F
p3=sign(L - L0 – 2*dl
+ X0 G% C& u) W$ T7 U
p4=sign(L - L0 - 3*dlt)
* Y0 |2 h6 }4 c
……
1 Q9 Y" ?: e& c- s% I
P9=sig
3 f" {! U& P4 P% M d* a3 k
……
2 K- y3 z7 {/ e5 o
:
L0_
2 |1 ?; k9 }6 {% Q4 H0 N
7 [1 C3 n+ {( n% n- }: [! ^
dlt____
相鄰變形體的變形部分在機(jī)體移動方向上的差
7 Q% u* K- B* ^: [; o
移動的,故各變形體之間的
dlt
值相等,。
(expr)
是
Inventor
的內(nèi)部函數(shù),,當(dāng)
expr<=0
時返回
- m$ W5 ~0 p' ^" f$ h$ q7 n
通過以上實(shí)例,本文簡單描述了
Inventor
中變形體演示的實(shí)現(xiàn),,當(dāng)然,,實(shí)現(xiàn)變形并
1 m4 r# Z6 C$ ^
此種方法,本文只是提出一種方法供大家參考,,希望廣大的讀者朋友能提出更多更好的方法來與我們共同交流,。
! S0 h) f' P2 R! u/ e/ f8 k
& N7 t: y8 p% n; t! @
編
( m- \% Y# c3 X0 E* o
tor10.0
和之后的版本中,零件的顯示與消失(包括淡入淡出)都可以通過
Inventor Studio
實(shí)現(xiàn),。
3 `( n% j7 @% F6 Q7 S: t; c$ k
& E1 q" B9 F$ K1 q
5 g1 ^3 J/ X H
具體方法是:在
Inventor
的下拉菜單中選擇
“
應(yīng)用程序
”
“
Inventor Studio
”
,,然后設(shè)定零件的
“
褪色度
”
和時間軸的關(guān)系。
$ u5 [, T0 g0 c$ I9 G$ ~* `
5 n0 j5 T7 j' |4 D- C
4 V( Y8 i3 c* Q; x+ i" ^
/ |& B( z- H2 r9 A5 M- H& n
& e% o+ \+ _% V1 J% R2 {) D
/ s$ T ^( {$ d7 ]/ {
+ \8 L; C/ b G& w, `/ e' Y0 o
`( S7 c: c. P
9 W- \- g6 o5 \. t$ l; I
作者:
非飛520
時間:
2007-12-2 01:50
標(biāo)題:
接樓上
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