案例 | MBD机构性能的优化分析

2018-03-09 by:CAE仿真在线来源:互联网

MBD for ANSYS是将RecurDyn技术引入Workbench平台,同时给ANSYS用户群体带来一个强大的多体动力学仿真工具。MBD可以联合Workbench平台下的Design Exploration进行机构性能的参数优化。下面以具体案例给大家做下演示说明。

如下图运动机构,在左端施加初始转动角度,右端的圆柱体在机构运动下会碰撞到球体,本文主要优化转速初速度的大小,以及右端球体对地弹簧的刚度,最终使圆柱体碰撞球体后,球体向右端的最大位移为0.3m。初速度和刚度的变化都会影响球向右端的的最大位移,所以需要通过优化分析来获取一组最佳设计参数。

首先需要先进行一次机构运动分析,结构之间的运动副正常建立即可,同时考虑重力加速度,圆柱体和球体之间建立接触关系,圆柱体和球体均建立对地的平移副,机构左端建立对地的转动副,其余部件之间建立体对体的转动副。如上图所示

需要给定一个初始的转速和弹簧刚度值,在MBD中,可以通过Body的定义设置转速初速度,同时点击参数前面的白色按钮,如下所示,对转速进行参数化。同时球体建立对地弹簧,对弹簧刚度进行参数化设置。

完成设置后进行分析,求解结束后添加如下结果,对象选择为球体,同时在Component中选择POS_TX,提取球体X向位移曲线。

此处需要注意,提取出来的曲线如下所示,曲线为球体中心在坐标系下的X向坐标变化情况,未运动时候,球体中心的X向坐标为0.4m,从下图曲线可以看出,此时球体向右端的最大位移为0.33479m。此处需要将Max ABS设置为参数化,如上图所示。

至此则完成了机构的运动分析和参数化定义,随后我们就可以添加DX中的优化功能,进行机构优化设计了。如下图所示,采用响应面优化设计的方法来进行机构分析。

再下面就是进行DOE设置、响应面设置以及目标函数设置,这些操作就和在ANSYS中使用DX是一样的,重点是MBD下的参数化设置。这里就大致介绍下DX 中的设置。首先进行DOE设置,主要需要我们设置参数的变化范围,其余部分可以采用默认设置。

DOE设置好后点击Update进行设计点的分析。响应面设置部分,初学者可以采用默认设置,另外在优化前需要设置好目标函数,此处希望球体向右端的最大位移为0.3m,则坐标为0.7m

最后进行响应面优化计算,大部分的设置可以采用软件的默认设置,最终优化结果如下,ANSYS会给出三组最佳的候选点。

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