In diesem Abschnitt werden verschiedene konzeptuelle und verfahrenstechnische Fragen erläutert. Die bereitgestellten Informationen sollen Konstrukteure unterstützen, die die dynamische Simulation einsetzen möchten.
Die dynamische Simulation ist in allen Phasen der Konstruktion nützlich. Sie kann Sie bei der Feinabstimmung Ihrer Konstruktion unterstützen:
Mit der Simulation und Analyse können Sie die optimalen Formen für die von Ihnen verwendeten Mechanismustypen bestimmen.
Folgende Informationen sind nützlich:
Wenn Sie wissen möchten, wie die Abhängigkeiten zur Verbindungserstellung beitragen, öffnen Sie die dynamische Simulationsumgebung, und überprüfen Sie die Liste der automatisch erstellten Verbindungen. Deaktivieren Sie dann im Dialogfeld Einstellungen für dynamische Simulation die Option für die automatische Umwandlung von Abhängigkeiten (dadurch werden alle automatisch erstellten Verbindungen entfernt), und erstellen Sie die Verbindungen manuell. Sie können die manuellen Verbindungen löschen und die Option zur automatischen Umwandlung wieder aktivieren.
Abhängigkeiten werden in Baugruppen verwendet, um Komponenten relativ zueinander zu platzieren. Inventor bietet folgende grundlegenden Abhängigkeiten, einige davon mit Modifikatoren:
In der Baugruppenumgebung können Sie Bauteile ziehen oder eine Abhängigkeit antreiben, um den Bewegungsablauf zu überprüfen. Es wird nur die Geometrie berücksichtigt; Informationen wie Geschwindigkeit, Beschleunigung und Belastung stehen nicht zur Verfügung.
In der dynamischen Simulationsumgebung erzielen Sie diese Ergebnisse mithilfe von Verbindungenn. Sie können dynamische Parameter wie Reibung, Dämpfung und Steifigkeit in Verbindungen definieren. Es gibt Normverbindungen (Drehung, prismatisch, kugelförmig usw.) und erweiterte Verbindungen (Kontakt-, Roll-, Schiebeverbindungen usw.):
Normverbindungen werden auf eine von drei Arten erstellt:
Erweiterte Verbindungen werden manuell erstellt, indem Sie mehrere Optionen auswählen und eingeben.
Im Simulations-Browser werden Baugruppenabhängigkeiten als Unterknoten angezeigt, sodass Sie die Abhängigkeiten sehen können, aus denen diese spezielle Verbindung besteht. Die meisten Kontextmenübefehle für Abhängigkeiten sind verfügbar.
Was passiert, wenn ich eine Abhängigkeit bearbeite? Durch die Änderung einer relevanten Abhängigkeit können möglicherweise das Gelenk und die Freiheitsgrade geändert werden.
Ein Drehgelenk verfügt beispielsweise über zwei Abhängigkeiten: eine axiale Passung und eine flächige oder fluchtende Passung zur Positionierung. Achten Sie darauf, was geschieht, wenn eine der Abhängigkeiten unterdrückt wird:
Bearbeitetes Gelenk | Aktion | Resultierendes Gelenk |
---|---|---|
Flächige oder fluchtende Passung wird unterdrückt. | ||
Axiale Passung wird unterdrückt. |
Im Browser wird die unterdrückte Abhängigkeit mit dem Komponentenknoten angezeigt und aus dem Verbindungsknoten entfernt.
Mit der Deaktivierung der Einstellung Abhängigkeiten automatisch in Normgelenke umwandeln werden alle Verbindungen entfernt, sodass Sie die entsprechenden Verbindungen manuell erstellen können. Um Verbindungen manuell zu erstellen, verwenden Sie den Befehl Gelenk einfügen oder Baugruppenabhängigkeiten umwandeln.
Wenn Sie die Einstellung wieder aktivieren, werden Normverbindungen berechnet und erstellt, wenn Sie auf OK klicken.
Eine Liste der Verbindungen, die aus den Abhängigkeiten entstehen, finden Sie in der Hilfe. Unter Gelenke finden Sie eine Konvertierungstabelle.
Ja, Sie können Unterbaugruppen verwenden. Vorgabegemäß werden Unterbaugruppen als starres Bauteil betrachtet. Um Verbindungen zwischen Komponenten von Unterbaugruppen zu erstellen, müssen Sie die Baugruppe auf Flexibel einstellen.
Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Baugruppen, und wählen Sie Flexibel.
Eine Komponente bewegt sich basierend auf dem Freiheitsgrad der Verbindung und der festgelegten Bewegung. So legen Sie die Bewegung fest:
Beim Öffnen der dynamischen Simulation waren in Inventor 2008 alle Komponenten fixiert. Dies ist der Fall, wenn keine Verbindungen definiert sind.
Sie können dies folgendermaßen betrachten. In der Baugruppenumgebung ist die erste Komponente vorgabegemäß fixiert. Im Anschluss daran sind alle Komponenten unbestimmt, es sei denn, Sie wenden Abhängigkeiten auf sie an.
In der dynamischen Simulation sind alle Komponenten fixiert, bis Sie für die Komponenten Verbindungen definieren. Verbindungen bestimmen den Freiheitsgrad. Wenn keine der Komponenten fixiert ist, gestaltet sich die Berechnung einer Simulation sehr zeitaufwändig und liefert möglicherweise unzuverlässige Ergebnisse.
Eine in der Baugruppe fixierte Komponente ist beim Wechsel in die Simulationsumgebung fixiert. Wenn Sie eine Baugruppe mit den Standardeinstellungen von Inventor erstellen, wird die fixierte Komponente zuerst in der Baugruppe platziert.
In der dynamischen Simulationsumgebung werden alle Komponenten im Ordner Fixiert platziert, wenn die Option Abhängigkeiten automatisch umwandeln DEAKTIVIERT ist. Durch das Hinzufügen von Verbindungenn definieren Sie den Freiheitsgrad, sodass eine Komponente in eine bewegliche Gruppe verschoben wird.
Ist die Option Abhängigkeiten automatisch konvertieren aktiviert (Standardeinstellung), werden die Komponenten in ihre mobilen Gruppen aufgelöst. Komponenten können basierend auf den durch die automatische Konvertierungskomponente zugewiesenen Verbindungen im Ordner Fixiert verbleiben.
Die Simulation einer unbekannten Kraft ist eine statische Berechnung für eine Reihe von Positionen. Es gibt keine Geschwindigkeiten in Verbindungen. Das Reibungsmodell der Verbindung folgt einem standardisierten Gesetz, abhängig von der Geschwindigkeit im Freiheitsgrad (die Reibungskraft ist gleich 0.0, wenn die Geschwindigkeit 0 ist). Es gibt keine Reibung in einer Simulation mit unbekannter Kraft. Aus dem gleichen Grund wird die Dämpfung für Verbindungen ignoriert (abhängig von der Geschwindigkeit). Eine externe Last im Eingabediagramm, die anhand eines Gesetzes basierend auf Zeit definiert wird, hat immer den gleichen Zeitwert, nämlich 0.0.
Sie können Baugruppen und Komponenten analysieren, die mit dem Befehl Komponenten erstellen erstellt wurden. Beachten Sie folgende Punkte, wenn Sie dynamische Simulationen dieser Modelle ausführen:
Sie können jedes Bauteil des Mechanismus aus einer Skizze erstellen. In diesem Fall legt die dynamische Simulation die Masse der beweglichen Gruppe auf 1 kg und die Bedingungen der diagonalen Trägheitsmatrix auf 0.01 kg.m² fest. Somit kann eine Simulation durchgeführt werden, um kinematische Ergebnisse zu erhalten. Dynamische Ergebnisse basieren auf diesen automatischen Massen und der Trägheit.
Das Rollgelenk C1 wendet nur eine Abhängigkeit (Rollen ohne Verschieben) zwischen den zwei Körpern an. Das 2C-Rollgelenk wendet dieselbe Rollabhängigkeit UND eine tangentiale Abhängigkeit an. Das Rollgelenk 1C wird verwendet, wenn die beiden Körper aufgrund der Geometrie bereits tangential sind. Aufgrund der Konstruktion des Mechanismus bleibt die Tangentialität während der Simulation erhalten. Das 2C-Rollgelenk wird verwendet, um die Tangentialität künstlich beizubehalten, da die Konstruktion des Mechanismus zulassen könnte, dass sich die beiden Körper trennen.
Um die dynamischen Gleichungen zu lösen, verwendet das DS-Modul einen Algorithmus mit automatischer Änderung des Zeitschritts. Es können wegen der Masse (M) und der Steifigkeit (K) im Mechanismus einige Zeitschritte benötigt werden. Um eine gute Auflösungspräzision zu gewährleisten, entspricht der Zeitschritt . Wenn die Steifigkeit (K) hoch ist und/oder die Masse (M) niedrig, ist der Zeitschritt klein, und es ergibt sich eine lange Berechnungszeit. Überprüfen Sie die Werte für Masse und Steifigkeit - es ist eine häufige Fehlerquelle, dass man die Einheiten verwechselt. Eine lange Simulationszeit ist beispielsweise üblich, wenn 3D-Kontaktverbindungen mit bezeichnender Steifigkeit verwendet werden.
Ein überbestimmter Mechanismus kann bewegt werden, aber in den Verbindungen müssen mit der von der dynamischen Simulation verwendeten Hypothese zu viele Belastungen (Kräfte und Momente) berechnet werden. Die Ursache dafür sind fehlende Abstände in Verbindungen und starre Bauteile. Die Ergebnisse für Positionen, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen sind richtig, aber die Lösung für Belastungen der Verbindung ist nicht eindeutig. Beispiel: Ein Vierstabsystem ausschließlich mit Drehverbindungenn ist überbestimmt. Es bewegt sich, weil die Drehachsen im Modell absolut parallel sind. Die Angabe einer eindeutigen Lösung für alle Belastungen der Verbindung ist jedoch nicht möglich. Wenn Sie zwei Drehgelenke in ein zylindrisches Gelenk und ein Kugelgelenk ändern, ist der Mechanismus nicht überbestimmt. Die Lösung für Belastungen der Verbindung ist nun eindeutig.
Die Constraint Reduction Engine (CRE) wurde mit Inventor 2008 eingeführt und ist auch in nachfolgenden Versionen enthalten. Die CRE erstellt automatisch Normverbindungen basierend auf Baugruppenabhängigkeiten. Somit können Sie Anhäufungen reduzieren und die erstellten Verbindungen im Ordner Normverbindungen im Browser platzieren.
Wenn Normverbindungen nicht automatisch erstellt werden sollen, öffnen Sie die Einstellungen für dynamische Simulation, und deaktivieren Sie die Option Abhängigkeiten automatisch in Normgelenke umwandeln. Alle Verbindungen werden entfernt. Dann können Sie manuell die gewünschten Verbindungen hinzufügen.
Derzeit können Sie die dynamische Simulation nicht mit der API durchführen. Wir haben den Wunsch nach dieser Funktion zur Kenntnis genommen und werden ihn für zukünftige Versionen in Betracht ziehen.
Mit der dynamischen Simulation können Sie Kräfte und Momente in Verbindungen berechnen, selbst wenn keine Bewegung vorliegt. In diesem Fall liegen keine dynamischen Effekte vor, und die dynamische Simulation stellt die statischen Ergebnisse bereit.
Konstruieren Sie beispielsweise ein Pendel, blockieren Sie den Freiheitsgrad im Drehgelenk, und wenden Sie eine externe Kraft am freien Ende an. Die dynamische Simulation hat die Kraft und das Moment im Gelenk, um die externe Kraft auszugleichen.
Sie können auch ein "Punkt-Ebene"-Gelenk am zweiten Endpunkt des Pendels erstellen, um es zu sperren, und dann eine externe Kraft anwenden. Die dynamische Simulation verfügt auch über die Kraft und das Moment in den zwei Verbindungenn.
Nützliche Informationen
Belastungen, die für den Export nach FEM gekennzeichnet sind, werden jedes Mal aktualisiert, wenn Sie einen der folgenden Schritte ausführen:
Zeitschritte und Bilder sind unterschiedliche Ausgaben einer Simulation.
Zeitschritte sind die Anzahl an Schritten, die die Software benötigt, um die Simulation erfolgreich durchzuführen. Die Software optimiert die Anzahl für komplexe Simulationen, sodass dem Ausgabediagramm die erforderlichen Daten zur Verfügung stehen. Die Anzahl der Zeitschritte entspricht der Anzahl der festgelegten Bilder oder ist größer. Sie können das Ausgabediagramm öffnen und den Zeitschritt für das angegebene oder ein beliebiges Inkrement anzeigen, indem Sie in das Ausgabediagramm-Diagrammfenster klicken.
"Bilder" steht für die Anzahl der Bilder, die Sie bei der Wiedergabe der Simulation sehen. Sie können die von Ihnen gewünschte Anzahl eingeben. Die Standardeinstellung ist 100/Sekunde.
Bei einer eine Sekunde langen Simulation mit Standardeinstellungen (Dauer: 1 s, Bilder: 100) werden bei der Wiedergabe 100 Bilder erstellt. Das heißt ein Bild alle 0.01 Sekunden. Die Zeitschritte für diese Simulation betragen 100/Sekunde. Wenn ausreichende Komplexität vorliegen würde, die eine solche Bildrate erforderlich machen würde, würde die Anzahl der Zeitschritte erhöht werden.
Wenn Sie eine Textdatei mit Tangentenpunkten verwenden möchten, strukturieren Sie die Datei folgendermaßen:
// Kommentare |
Die Datei kann eine oder mehrere Kommentarzeilen enthalten. Jede Zeile muss mit "//" beginnen. Kommentarzeilen sind optional. Sie sind nützlich, weil Sie hier den Zweck des Splines vermerken können. |
[Tangenten] T1 T2 | Geben Sie den Wert der Tangente für die Anfangs- (T1) und Endpunkte (T2) des Sektors an. Diese Werte werden als "Anfangsneigung" und "Endneigung" auf der Benutzeroberfläche angezeigt. Wenn kein Wert angegeben wird, wird ein Tangentenwert von 0.0 (horizontale Tangente) impliziert. Diese Zeile ist ebenso wie Kommentarzeilen optional, allerdings müssen einige Werte vorausgesetzt werden, wenn kein Tangentenwert angegeben wird. |
X 1 Y 1 | Die Liste der Punktkoordinaten. Sie können beliebig viele Punkte aufführen. Geben Sie einen Punkt pro Zeile an. |
Beispiel |
// // Spline-Punkte für Simulationseingabe // Wert: Gelenkdrehmoment (N mm) // Referenz: Zeit (s) [Tangenten] -3.40775 -5.27803 +0.000 +0.000 +4.313 +1.510 +7.954 -9.756 +1.000 +0.000 |
Aktuelle Verbesserungen werden nicht in ältere Stirnräder übernommen, daher müssen die Radsätze aktualisiert werden, um diese Verbesserungen auch dort nutzen zu können. In der nachfolgenden Liste sind die Punkte aufgeführt, die beim Arbeiten mit älteren Stirnrädern geprüft und ausgeführt werden müssen.