Autodesk Inventor 應(yīng)用案例

非飛520

在Inventor中實現(xiàn)變形體的模擬

; q* V1 Z2 l& w; `/ p/ I# N! T) Q四川.德陽第二重型機械集團公司
) P4 b7 `  r. f設(shè)計研究院
# w* J: D: _% L馮克勇
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Inventor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(shè)計人員能夠很直觀地看到設(shè)備的運動情況，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,。

( X) N& c' _% b5 [9 r! ^( J, L" D0 P/ J' D1、
% z& S7 H9 k- R* O變形體模型的建立
" g2 H- j, a" g. y. _1 n
) G( ~6 W; I5 j$ o. U' @% C9 d% {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(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(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動軌跡以實現(xiàn)變形的模擬。
本例中,，鋼坯
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,、
0 O) q( |8 n2 L; J* p& o7 y約束的設(shè)定

在整個變形過程中

，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(shè)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
/ s0 y) y5 x3 t* d* [,，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：
2 a; X1 |# m5 D


. `" g* c" B/ y. B* I8 tx1=s0 (1- p1)
x2= s0 (1-p 2)
x3= s0 (1- p 3)
" s+ c$ X2 P! X; N' b- ~x4= s0 (1- p 4)
9 w# J, J( [- n4 Q. N" m# J( R………
" @' E- J. p9 K& Q( S0 x. O- ex9= s0 (1
1 o/ V+ L1 x* w+ ^# k4 K, ?……
- B' c# D: x1 G6 d6 N7 ~x1,、
0 c( E1 K/ ]- e" S
/ O9 d$ k; E" u( I6 `) j$ B- s6 Wp1,、p2、p3,、p4…..p9…___x1~x9的控制變量,；
(2)軋輥旋轉(zhuǎn)角度：
A= ( L/R ) * 1 de
$ X* f, h* ^# tA____軋輥轉(zhuǎn)角(度)

L____鋼坯移動距離(
R____軋輥半徑，式中* 1 deg / 1 m
( h/ x- y8 W; @0 a制變量：
p1=sign(L -
% {1 z; L2 ~% A- r& ^p2=sign(L - L0 -
( ^8 B" k( {% b( lp3=sign(L - L0 – 2*dl
  C$ s# T- I$ f6 v6 q, ?, \p4=sign(L - L0 - 3*dlt)
/ g: g+ }& l8 x0 O: F……
P9=sig
" A: p0 S& u3 \+ m. l) L; Y……
8 [  O9 Q" {/ A7 }6 v! _：L0_
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1 Z6 u5 G& c, J' A1 {4 adlt____相鄰變形體的變形部分在機體移動方向上的差
& m5 q/ x% F" j7 F9 q7 \( ]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
3 H2 {4 p& w; ?4 _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
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,。

編
1 z) ]! @$ {& X9 `, k1 a' `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實現(xiàn),。


8 Z2 M6 u  |$ c4 h0 @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。

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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(yīng)”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