Autodesk Inventor 應(yīng)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
設(shè)計研究院
馮克勇
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& D+ m6 l( K9 l7 X( ^

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。

1,、
變形體模型的建立
  A5 {3 ]! s3 z
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(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,、
約束的設(shè)定

& b. A& p, p' ?. ^在整個變形過程中
: `* ~4 e, @9 Z* L; K
,，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(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,。
. `5 G" v# J+ l6 O在本例
' G- J' j% ?4 W9 W4 f9 w# O,，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：
! {# y( T  L9 _# J, o- Z
* q& n% q7 l1 o+ Y: W- a
% ~! h: b# Z6 v' p9 ^
x1=s0 (1- p1)
x2= s0 (1-p 2)
x3= s0 (1- p 3)
4 M% }% C- S# _; p% j3 }. ux4= s0 (1- p 4)
………
x9= s0 (1
……
x1,、

* H2 H% k( J0 _. op1、p2,、p3,、p4…..p9…___x1~x9的控制變量；
6 s2 ?2 c# ?* M(2)軋輥旋轉(zhuǎn)角度：
5 a3 r8 Q& R6 k/ X" J: vA= ( L/R ) * 1 de
A____軋輥轉(zhuǎn)角(度)

L____鋼坯移動距離(
6 t3 l# \; S$ ^; WR____軋輥半徑,，式中* 1 deg / 1 m
# ?3 [/ S/ m" ~, ^& K8 I1 y制變量：
p1=sign(L -
: ~, h) [" F3 w% T+ [2 n6 wp2=sign(L - L0 -
p3=sign(L - L0 – 2*dl
p4=sign(L - L0 - 3*dlt)
……
P9=sig
& A+ K1 |) [$ Z- F( {, f2 ^9 S0 I' d……
- J  V( `, [& o# S0 K：L0_

5 u7 C0 q+ Y5 p2 X1 G9 U& L6 A8 Qdlt____相鄰變形體的變形部分在機體移動方向上的差
, U+ F! {) p9 V* @4 L) P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
1 i/ {( k" E- Y2 J% `) V- ]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(dāng)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
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)。
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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