Autodesk Inventor 應用案例

非飛520

在Inventor中實現(xiàn)變形體的模擬

四川.德陽第二重型機械集團公司
% _9 o: O$ D; K" N: z設計研究院
馮克勇

9 X- Y/ h7 n: K) C4 N% PInventor是目前使用較為廣泛的三維CAD軟件,，它具有強大的產(chǎn)品造型和裝配功能，同時,，通過裝配約束進行運動模擬,，使設計人員能夠很直觀地看到設備的運動情況，給設計工作帶來了極大地方便,。但是,，通過裝配約束所能實現(xiàn)的都是機構(gòu)的剛體運動，而不能模擬物體的變形情況,，在實際工作中,，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),，敘述了如何實現(xiàn)這一目的方法,。

1、
  ]: z0 }0 \7 k3 s5 x變形體模型的建立
* \/ y3 E+ O, }" P' o: c
" W" m  p+ |: o, O由于Inventor中的運動模擬均是通過約束驅(qū)動實現(xiàn)的,，而約束又是建立在設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動。為了實現(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(當然，應關(guān)閉輪廓顯示),，利用Inventor提供的函數(shù),，分別設置重疊體中各變形體的運動軌跡以實現(xiàn)變形的模擬。
本例中,，鋼坯
( d- ^5 r/ e& z# J+ o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個變形體的運動分析，就可以了解實現(xiàn)變形模擬的過程,，因為鋼坯的變形是上下對稱的,，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,、
約束的設定
& M) i( o# U7 v6 R
在整個變形過程中
2 g" G; L3 r6 A( Y0 R" @; d
" H7 k& ?# c, T/ C2 h,，各變形體在運動過程中分時段與基體重合，就可達到變形的效果,。因此,，各變形體的位置約束均以基體為基準，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(可設為不可見體)作為鋼坯運動的參照(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,。
在本例
，在施加約束時,，變形體與基體的側(cè)面和端面應同向平齊,，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：
" r# ]0 g5 c* I5 K

  M2 [( B* ]& Y- z
x1=s0 (1- p1)
+ h3 ~3 A! f2 f+ Mx2= s0 (1-p 2)
8 }/ M! @) f9 l; k6 a" ax3= s0 (1- p 3)
5 ]& N  Y3 B8 }1 [x4= s0 (1- p 4)
………
! ]+ Y( ]5 ]' E6 ~# c& lx9= s0 (1
& w! g: U" n" {0 a……
x1、

3 w4 e/ w# P$ xp1,、p2,、p3,、p4…..p9…___x1~x9的控制變量；
4 Z( x6 y; c! a(2)軋輥旋轉(zhuǎn)角度：
" }# W# _, s* S3 |5 a1 G* Z, q+ PA= ( L/R ) * 1 de
* k) M8 N) k" }! d8 o4 T: ZA____軋輥轉(zhuǎn)角(度)

0 N: X) q" S% j7 \( _( eL____鋼坯移動距離(
R____軋輥半徑,，式中* 1 deg / 1 m
* B0 F3 j+ u" j# I7 p& [制變量：
2 ?: L+ a/ V; ?1 n* J# R0 Pp1=sign(L -
p2=sign(L - L0 -
6 M( ]! X" G8 A6 A1 ]! t! L6 wp3=sign(L - L0 – 2*dl
p4=sign(L - L0 - 3*dlt)
……
P9=sig
……
2 v( w8 H& ~) S' R：L0_

( A4 Y! f) E* }0 u$ k: u# ndlt____相鄰變形體的變形部分在機體移動方向上的差
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expr<=0時返回
$ Y" O" U" I1 s7 O2 f通過以上實例,，本文簡單描述了Inventor中變形體演示的實現(xiàn),，當然,，實現(xiàn)變形并
& c; Y  D8 Y4 _; g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,。

- l! b+ t/ r: g9 R. e. C% I% _編
  ]4 w/ Y0 W0 @* R( O9 etor10.0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實現(xiàn),。

; g, Q2 T  S1 C/ U% M
' F' p+ s$ h" s9 t  q; J: R7 Q" f具體方法是：在Inventor的下拉菜單中選擇“應用程序”“Inventor Studio”,，然后設定零件的“褪色度”和時間軸的關(guān)系。

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另外,，有興趣的Inventor愛好者可以嘗試使用Inventor的“自適應”技術(shù)來實現(xiàn)零件在不同時間的變形,。例如彈簧的壓縮過程