常見問題 (FAQ)

本節將討論幾個概念問題和程序問題。提供此資訊的目的在於協助有興趣將動力學模擬用作其工具之一的設計者。

何時使用動力學模擬？

動力學模擬在整個設計過程中都很有用。它可以幫助您細化設計：

• 在建立數位原型時，在製造實際零件之前做出影響設計的細微變更，然後查看結果。
• 在失敗的分析中，取出既有產品，然後透過模擬將它們投入循環。施加元件所受的力，然後找出它們失敗的時間和地點。

使用模擬和分析來幫助您確定所用機構類型的最佳造型。

需要具有哪些知識才能使用動力學模擬？

要瞭解的有用內容如下：

• 組合約束會定位彼此相關的元件。執行組合的模擬時，組合約束可能會過度約束模型，導致無法進行模擬。一個典型範例就是做為「馬達」放置的角度約束，會導致元件在受到驅動時產生運動。請在進入動力學模擬環境之前抑制這些約束。請審閱組合約束，查看哪些約束充當了運動的「驅動者」，然後抑制這些約束。由於保持接頭類型關係的約束已轉換為接頭，因此應將這些約束保持為取消抑制狀態。
• 在進入動力學模擬環境後，依預設，「自動將約束轉換至標準接合」會打開，將貼合與插入約束轉換為標準接合。此功能可加快建置模擬的過程。

  如果您想瞭解約束如何用於建立接頭，請進入動力學模擬環境並查看自動建立的接頭清單。然後在「動力學模擬設定」對話方塊中，關閉自動約束轉換選項 (它可移除自動建立的接頭)，並手動建構接頭。您可以刪除手動接頭，並重新打開自動轉換選項。

  註: 勾選「自動將約束轉換至標準接合」後，可供使用的標準接合僅有自由接合。您可以繼續加入非標準接合。
• 使用 2D 接觸接頭時，建議您增加時間步長，使其為預設值 (100/sec) 的 4～10 倍。根據步長數目和元件位置，在兩個步長之間可能發生 2D 接觸。增加步長數目可確保在某步長發生接觸。
• Inventor 隨附的自學課程可幫助您瞭解基礎知識。請前往「說明」「學習工具」「自學課程」「Autodesk Inventor Simulation」，以取得可用模擬自學課程的清單。

如何區分接合與約束？

約束在組合中使用，用以放置彼此相關的元件。Inventor 可提供以下基本約束 (某些約束具有修改符)：

• 貼合
• 齊平
• 角度
• 相切
• 插入
• 旋轉
• 旋轉-轉換
• 轉移

在組合環境中，可以拖曳零件或者驅動約束來檢閱運動。此作業僅涉及幾何圖形，無法取得諸如速度、加速度和負載等資訊。

在動力學模擬環境中，可以使用接頭取得結果。還可以定義接頭中的動力學參數 (例如摩擦、阻尼和剛性)。接合分為標準接合 (迴轉、柱狀、球形接合等) 以及進階接合 (接觸、滾動、滑動接合等)。

標準接合使用以下三種方式的其中一種建置而成：

• 自動接合轉換 (預設)。
• 將約束手動轉換為接合。
• 透過一系列選取和輸入來手動建置。

可透過一系列選取和輸入操作來手動建置進階接頭。

為什麼模擬瀏覽器中會顯示組合約束？

模擬瀏覽器將組合約束列示為子系節點，以便您可以查看有助於製作該特定接合的約束。提供大多數約束關聯式功能表指令。

如果編輯約束，會發生什麼情況？修改有貢獻的約束可能會變更接合與自由度。

例如，迴轉接合具有兩個約束：用於定位的軸向貼合與面或齊平貼合。注意在抑制其中一個約束時會發生什麼情況：

正在編輯的接合	動作	產生的接頭
	面或齊平貼合已抑制。
	軸向貼合已抑制。

在瀏覽器中，抑制的約束隨元件節點一起顯示，且已從「接合」節點中移除。

如果關閉自動約束轉換，會發生什麼情況？

關閉「自動將約束轉換至標準接合」設定將移除所有接合，以便您可以手動建立適當的接合。若要手動建立接頭，請使用「插入接頭」或「轉換組合約束」指令。

重新打開設定會導致在按一下「確定」後計算和建立標準接合。

是否存在來源于約束的接合的清單？

來源於約束的接合的清單位於「說明」內容中。請參閱轉換組合約束以取得轉換表格。

是否可以使用次組合？

您可以使用次組合。依預設，次組合將被視為剛體。若要在次組合元件之間建立接頭，您必須將組合設定為「彈性」。

在組合上按一下右鍵，然後按一下「彈性」。

是什麼導致元件移動？

元件根據接合的自由度以及您強制的運動進行移動。若要強制運動：

1. 在接合上按一下右鍵，然後選取「本體性質」。將顯示「本體性質」對話方塊。
2. 選取相應的自由度頁籤。
3. 按一下「編輯強制運動」圖示
4. 勾選「啟用強制運動」并定義運動規則

註: 在模擬建構環境中，您可以按一下並拖曳元件以暫時強制運動。但是，強制的運動不會遵守特定的設定和方向。釋放滑鼠按鈕，以停止運動。

為什麼所有元件都位於「不動」資料夾中？

在 Inventor 2008 中，進入動力學模擬時，所有元件都是不動的，類似於未定義任何接頭的情况。

您可以使用此方式進行查看。在組合環境中，依預設，第一個元件是不動的。之後的所有元件都是未約束的，除非您對其套用約束。

在動力學模擬中，為元件定義接頭之前，所有元件都是不動的。接頭可定義自由度。如果所有元件都是可移動的，則計算模擬會花費很長時間，並且可能產生隨機結果。

進入模擬環境時，固定在組合中的元件是不動的。如果您使用 Inventor 預設建立組合，則不動元件將是放置在組合中的第一個元件。

在動力學模擬環境中，當「自動轉換約束」選項為「關閉」時，會將所有元件放置在「不動」資料夾中。加入接頭時，您將定義自由度，這會導致元件移至移動群組中。

如果「自動轉換約束」選項為打開狀態 (預設)，元件將分散在其移動群組中。根據由自動約束轉換引擎指定的接合，元件可以保留在「不動」資料夾中。

為什麼在進行未知力模擬期間忽略接頭摩擦？

未知力模擬是對一系列位置的靜態計算。接頭並不運動。接合的摩擦模型遵循根據自由度中的速度而調整的規則 (當速度為零時，摩擦力等於 0.0)。未知力模擬中沒有摩擦。基於同一原因，也將忽略接頭的阻尼 (取決於速度)。由於時間為零，因此在輸入圖表產生器中，按照以時間為基礎的規則所定義的外部負載永遠具有相同的值。

是否可以將動力學模擬與使用「製作元件」建立的組合和元件配合使用？

您可以分析使用「製作元件」指令建立的組合和元件。當您對這樣的模型執行動力學模擬時，請考慮以下內容：

• 在動力學模擬中開啟組合時，由「製作元件」自動建立的組合約束 (配置約束和轉換的約束) 可能會導致多餘的接頭。雖然存在接頭冗餘時可以進行準確的運動研究，但是可能不會計算接頭處負載的唯一的解決方案。若要獲取唯一解決方案，請在已解析接頭冗餘的情況下執行模擬。
• 在由上而下工作流程中，您可以控制配置中組合和元件的變更。若要為使用「製作元件」建立的組合解析接頭冗餘，請在「配置約束」關聯式功能表中選取「組合控制位置 (3D)」。這會將自由度加入至您的組合。您還可以為轉換的約束選取 3D 運動以加入自由度。如果組合包含彈性次組合，您可能需要編輯這些次組合以加入更大的自由度。
• 使用「製作元件」建立的組合通常在元件和配置零件之間具有一些配置約束。您可能需要關閉元件關聯式功能表中的「約束至配置平面」選項以加入自由度。
• 您可以關閉將約束自動轉換至標準接合並手動建立適當的接合。請謹記配置零件充當使用「製作元件」指令建立的組合元件的錨定。因此，您可能需要在元件和配置零件之間建立一些接頭以使其為動力學模擬保持正確定位。

是否可以將動力學模擬與僅從草圖幾何圖形製作的零件配合使用？

您可以使機構的每個零件均來自於草圖。在此情況下，動力學模擬將移動群組的質量設定為 1 kg，並將慣性矩陣對角項設定為 0.01 kg.m²。因此，可以執行模擬來取得運動結果。動力學結果根據這些自動設定的質量和慣性得出。

如何區分 1C 和 2C 滾動接合？

1C 滾動接合在兩個本體之間僅套用一個約束 (僅套用滾動約束，不套用滑動約束)。2C 滾動接頭同樣套用滾動約束，同時還套用相切約束。兩個本體由於幾何圖形而已經相切時，將使用 1C 滾動接合。由於機構的建構，在模擬期間它們仍然保持相切。2C 滾動接頭用於人爲地保持兩個本體相切 (由於機構建構允許兩個本體分離)。

為什麼簡單質量彈簧的計算時間似乎很長？

爲了解析動力學方程式，DS 引擎使用自動變更時間步長的算法。由於機構中可能具有不同的質量 (M) 和剛性 (K)，因此需要的時間步長可能很小。若要確保良好的解析精確度，時間步長應等於 。當剛性 (K) 較高和/或質量 (M) 較低時，時間步長會較小，這會導致計算時間較長。檢查質量值和剛性值時，混用單位是常見的錯誤。例如，如果使用具有極高剛性的 3D 接觸接頭，則模擬時間較長是正常的。

對於過度約束的機構，應採用哪些預防措施？

過度約束的機構能够移動，但是由於負載 (力和力矩) 過多，因而無法在其接合中透過動力學模擬使用的假設進行計算。這種情況是由於接合和剛性零件中沒有任何間隙導致的。位置、速度和加速度的結果都正確，但是對接合負載的解並不唯一。例如，僅具有迴轉接頭的四桿系統受到過度約束。由於模型中的旋轉軸線完全平行，因此它會移動。但是對於接合的所有負載不可能得出唯一的解。如果將兩個迴轉接合變更為一個圓柱接合與一個球形接合，則不會過度約束機構。現在對於接合負載的解是唯一的。

註: 它與正常工作且零件沒有變形的實際機構相對應 (即使迴轉軸線不是嚴格平行的)。

為什麼提供的接合比 Inventor 11 中提供的少？

Inventor 2008 中引入了約束减少引擎 (CRE)，後續版本也包括 CRE。CRE 可根據組合約束自動產生標準接頭。它有助於減少混亂狀況的發生，並且可將建立的接合放置在瀏覽器中的「標準接合」資料夾中。

如果您不想自動建立標準接合，請啟用「動力學模擬設定」，取消選取「自動將約束轉換至標準接合」，會移除所有接合。然後，您可以手動加入需要的接合。

能否透過 API 存取動力學模擬？

目前無法使用 API 來驅動動力學模擬。我們已瞭解此需求，並已將其記入未來版本的考慮範圍之內。

能否對組合進行靜態分析？

即使沒有運動，動力學模擬仍然能够計算接合中的力和力矩。在此情况下，動力學效果並不存在，動力學模擬提供的是靜態結果。

例如，建置一個鐘擺，阻擋迴轉接頭中的自由度，並在自由端施加外力。動力學模擬使用接頭中的力和力矩來平衡外力。

您還可以在該鐘擺的第二端建置「點-平面」接頭以將其鎖住，然後施加外力。動力學模擬在兩個接頭中同樣具有力和力矩。

註: 在點-平面範例中，點-平面接頭用于建立第二個支援。此接頭足以鎖住該鐘擺，機構未受到過度約束。

有用資訊

• 在動力學模擬中，群組 (零件或次組合) 是剛性的。將忽略這些元素的折彎 (彎曲) 和扭曲 (扭轉)。
• 在此假設中，機構可以是過度約束的。無論條件如何，動力學模擬都可以進行解析，但是接頭中的力和力矩僅為幾個可能的解的其中之一，而不是唯一的解。

哪些動作會導致已匯出至 FEA 的負載進行更新？

在發生以下其中一種情況的任何時候，均會對為匯出至 FEA 識別的負載進行更新：

• 在相應的欄中勾選或取消時間步長。
• 在「產生系列」對話方塊中按一下「確定」。
• 選取要匯出的零件。
• 從匯出部分删除零件。
• 抑制匯出部分中的零件。
• 在變更匯出類型 (「AIP 應力分析」或「ANSYS Workbench」) 後，按一下「設定」對話方塊中的「確定」。
• 打開或關閉「精確事件」。
• 驗證「承載面選取」對話方塊。

執行模擬時，如何區分時間步長和影像？

時間步長和影像是來自模擬的獨立輸出。

時間步長是軟體用以成功驅動模擬的步數。軟體會最佳化複雜模擬的數目，以便可在輸出圖表產生器中使用適當的資料。時間步長的數目永遠等於或大於您指定的影像數目。您可以移至輸出圖表產生器，在「輸出圖表產生器」圖形視窗中按一下來查看指定增量或任意增量的時間步長。

「影像」表示播放模擬時您看到的影像數目。您可以指定需要的數目。預設為 100/秒。

執行具有預設設定 (最終時間：1 s，影像：100) 的模擬 1 秒鐘可產生 100 幅用於播放的影像。每 0.01 秒產生一幅影像。模擬的時間步長將是 100/秒。如果模擬過於複雜而需要更大的時間步長，則軟體會增大時間步長數。

如何為雲形線設定文字檔案的格式？

如果您要使用包含切點的文字檔案，請按以下方法結構化檔案：

// 註釋	您可以在檔案中包括一行或多行註釋。每行註釋必須以「//」開頭。註釋行是可選的。它們的價值在於您可以註記雲形線的用途。
[相切] T1 T2	指定區段的起點 (T1) 和終點 (T2) 的相切值。這些值顯示為使用者介面中的「初始」斜度和「最終」斜度。如果未提供值，則會採用隱含的相切值 0.0 (水平相切)。和註釋行類似，此行也是可選的，但是如上所述，如果沒有給定相切值，則必須採用某些假設。
X 1 Y 1	點座標的清單，您可以依需要列出任意數量的點。每列可指定一個點。
範例	// // 模擬輸入雲形線點 // 值：接合扭矩 (N mm) // 參考：時間 s [相切] -3.40775 -5.27803 +0.000 +0.000 +4.313 +1.510 +7.954 -9.756 +1.000 +0.000

為什麼 Inventor 2009 之前製作的機械便覽魔法師正齒輪不會取得自動建立的接合？

舊式正齒輪不會反映最近的改進，因此需要更新齒輪組才能使它們具有這些改進。以下是在使用舊式正齒輪時要檢查和執行的事項清單。

1. 確保打開「自動將約束轉換至標準接合」。
2. 確保將正齒輪組合設定為「彈性」。
3. 如果正齒輪是在 AIP 2008 或更舊的版本中建立的，您需要執行以下作業之一：
   • 在齒輪集上按一下右鍵，然後按一下「使用機械便覽魔法師編輯」。在機械便覽魔法師中按一下「計算」，然後按一下「確定」。將更新齒輪集。
   • 在齒輪集上按一下右鍵，然後按一下「元件」「手動運算」(在關聯式功能表底部附近)。