Autodesk Inventor 應(yīng)用案例-轉(zhuǎn)載于《機械設(shè)計與制造》

非飛520

在Inventor中實現(xiàn)變形體的模擬
  d% B9 b$ W. N/ |, }6 a四川.德陽第二重型機械集團公司
* F2 n5 Z2 p8 z7 \: P& o/ @設(shè)計研究院    馮克勇

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
* N* t/ p" `" T; t( {' O. N  N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
% x# _* `2 t8 k( V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
4 i7 l$ G# P5 E 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(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,。 在本例
,，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)閟1,，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：
" o, M* B: r; {' v
: }! Z3 I' `  o4 `3 c/ t4 X

- k0 k4 c# g) M: O2 D+ C& ax1=s0 (1- p1)
' L1 t  E! B# Q! V. f# x6 ex2= s0 (1-p 2)
x3= s0 (1- p 3)
  H8 v8 a6 g  w4 C" Kx4= s0 (1- p 4)
6 B. s* [$ u) e* L' Z. j) F………
x9= s0 (1
……
x1,、
+ V& _( Z, s8 w2 A3 M1 T0 |   p1、p2,、p3,、p4…..p9…___x1~x9的控制變量；
(2)軋輥旋轉(zhuǎn)角度：
A= ( L/R ) * 1 de
: J5 v9 a" s% \" W' c+ Q; D4 AA____軋輥轉(zhuǎn)角(度)
$ [* l& x4 R8 Z/ p      L____鋼坯移動距離(
R____軋輥半徑,，式中* 1 deg / 1 m
制變量：
8 C9 I1 @  V: ?% U8 u* |p1=sign(L -
p2=sign(L - L0 -
p3=sign(L - L0 – 2*dl
$ |* k: v; j$ J' `7 `7 Ap4=sign(L - L0 - 3*dlt)
……
$ \4 |$ ?$ a& f+ }8 p; }2 e  d" cP9=sig
……
：L0_
       dlt____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(dāng)expr<=0時返回
# ~5 i& C+ m- j, w% b8 g: X9 S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
9 e5 L- [  b  V  |9 v4 `" W9 n" p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,。  
$ a# I# x0 V& |- H編
# h; W' T& b* Q( xtor10.0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)。

  
) S# t# v4 L% s) y* F7 o5 Q3 \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,。
8 O4 I. ~% f, h) v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,。