Analisi Dinamica Multibody

I nostri prodotti per l’analisi dinamica avanzata consentono agli ingegneri di simulare e testare con facilità prototipi virtuali dei sistemi meccanici, risparmiando tempo e costi rispetto alla prototipazione fisica.
Horizontal spacer

Un sistema dinamico multibody consiste di corpi solidi connessi tra loro tramite giunti che ne limitano il relativo movimento. Lo studio della dinamica multibody è l’analisi di come questi sistemi si muovono sotto l’influenza di specifiche forze, detta anche dinamica diretta. Lo studio del problema opposto, cioè di quali forze sono necessarie a far muovere il sistema meccanico in un modo specifico è detta dinamica inversa.

L’analisi dinamica è importante perché la progettazione di prodotti richiede frequentemente di comprendere come le parti in movimento interagiscono tra loro e con l’ambiente. Automobili, aerei, lavatrici e linee di assemblaggio: tutti comprendono parti in movimento che generano carichi spesso difficili da prevedere. Assemblaggi meccanici complessi presentano sfide progettuali che richiedono un’analisi dinamica a livello di sistema.

Una modellazione accurata può richiedere la rappresentazione di diversi tipi di componenti come sistemi di controllo elettronici e relativi parti e connessioni, così come fenomeni fisici complessi come vibrazioni, attriti e rumore. L’analisi dinamica consente di rispondere a queste sfide, valutando e migliorando prestazioni, sicurezza e comfort dei prodotti. Le soluzioni MSC per l’analisi dinamica coprono un’ampia gamma di funzionalità per la simulazione dinamica multibody sia a livello di interfacce di pre e post-processazione che a livello di solutore.



MSC Software fornisce diversi tipi di analisi multibody:
  • Sistemi multibody rigidi e flessibili
  • Analisi di sensibilità
  • Analisi delle vibrazioni
  • Progettazione e test di veicolo
  • Analisi accoppiata sistemi di controllo/meccanici
  • Cinematica e cinetica
  • Contatto e attrito
 
  • Carichi e spostamenti
  • Analisi di durabilità e ciclo di vita
  • Calcoli di rottura e fatica
  • Distribuzione di energia cinetica, statica e dissipativa
  • Vehicular cornering, steering, quasi-static, and straight-line analysis
  • Analisi di sistemi di controllo
Industry Uses:

 

  • Aerospace & Defense: Motori di aereomobili, veicoli spaziali, carrello di atterraggio, fusoliera, armamenti, meccanismi di controllo, sedile di espulsione, simulatori di volo, veicoli da guerra.
  • Automotive: Sistemi di sospensione, trasmissioni, freni, sterzo, motore, sistemi di controllo, ammortizzatori, cuscinetti, frizione, telaio.
  • Manufacturing: robots, nastro trasportatore, pompe, macchine, impacchettatrici, ingranaggi, motore passo-passo e servomotore.
  • Heavy Equipment: escavatori, macchine agricole, sistemi di controllo idraulici, veicoli cingolati, carrelli trasportatori, giostre.
  • Medical: Ortopedia, movimento umano, biodinamica, dinamometria, analisi ergonomiche, protesi robotiche.
  • Consumer Products: prodotti per lo sport, biciclette, stampanti.
  • Energy: Turbine eoliche, pannelli solari, strutture offshore, trivellatrici.

Integrazione CAD di ala e carrello di atterraggio tramite SimDesigner
 

Importazione di geometrie CAD nei formati: STEP, IGES, DXF, DWG o Parasolid.

Importazione delle geometrie CAD native nei formati: CatiaV4, CatiaV5, Inventor, STEP, IGES, Acis, ProE, Creo, SolidWorks, Unigraphics, VDA.

Visualizzazione delle forme modali di una flap interna flessibile per aereo


Modal stress recovery on an automatic weapon flexible casing ejection
 

La tecnologia di Adams consente di considerare correttamente la flessibilità di un componente anche in presenza di un notevole movimento a livello globale e interazioni complesse con altri elementi.

I sistemi tipicamente contengono uno o più componenti strutturali in cui gli effetti delle deformazioni sono di primaria importanza per l’analisi progettuale e l’assunzione di corpo rigido non è più valida. Adams/Flex permette di importare modelli a elementi finiti dai principali Software FEM ed è interamente integrato con Adams: dà cioè accesso alle sue funzionalità di modellazione e post-processazione. 

Il modulo ViewFlex disponibile in ADAMS/View permette all'utente di trasformare un componente rigido in un corpo flessibile attraverso un MNF (modal neutral file), la parte viene meshata e viene fatta un'analisi modale con un solutore agli elementi finiti integrato. Il modulo per l'estrazione dei modi, integrato in ADAMS/Flex, è un modulo di MSC Nastran: questo permette di non ricorrere a solutori agli elementi finiti di terze parti. Inoltre, si tratta di un processo semplificato molto più efficiente rispetto al modo in cui gli utenti hanno sempre generato corpi flessibili per Adams in passato.


ViewFlex model in Adams/View.
 

Con funzionalità come l’esportazione Adams2Nastran e ViewFlex, Adams introduce l’integrazione bidirezionale con MSC Nastran che consente di riutilizzare i modelli Adams per fare analisi modali e di risposta in frequenza.

Adams/Mechatronics incorpora i sistemi di controllo nei modelli meccanici grazie al collegamento dinamico a librerie esterne di applicazioni come Easy 5 e MATLAB. I parametri del sistema di controllo possono essere rettificati e inclusi nello studio di progetto, per una ottimizzazione simultanea del sistema di controllo e di quello meccanico.

Flexible-to-flexible and flexible-to-rigid body contact


Ball screw mechanism featuring analytical sphere contact
 

Il contatto tra componenti è fondamentale in molti sistemi multibody.

Le soluzioni di MSC offrono diverse funzionalità per la modellazione del contatto. Possono essere studiati contatti come rotolamento e strisciamento tra corpi rigidi e tra corpi flessibili.

Le primitive di contatto forniscono una soluzione ad alta efficienza per geometrie semplici. Metodi più sofisticati sono utilizzati per contatti fra geometrie complesse sia appartenenti a corpi rigidi che flessibili. In nessun caso è necessaria la definizione a priori di regioni di contatto.

Durability hot spots on flexible suspension from full vehicle


Modal stress recovery on hospital bed lift
 

Problemi di durabilità scoperti troppo tardi nel ciclo di sviluppo comporteranno un dispendio maggiore di tempo e soldi. Se non sono risolti prima del lancio del prodotto condurranno ad alti costi di garanzia e insoddisfazione del cliente. Il test di durabilità è un aspetto critico dello sviluppo prodotto. La domanda “durerà?” non si limita a considerare il componente, ma l’intero sistema. Spesso le caratteristiche per una buona durabilità si trovano in conflitto con altri aspetti, come ad esempio la comodità di guida e la maneggevolezza o il comfort ed è necessario trovare un modo di bilanciare questi requisiti. Poter ripetere test di durabilità in modo accurato è un passo importante nel percorso verso il progetto ottimale.

Le soluzioni MSC consentono di stimare le sollecitazioni, le tensioni e la vita dei componenti all’interno del sistema. Interfacciandosi con programmi per l’analisi di fatica è possibile effettuare previsioni di vita e analisi dei fattori di sicurezza. La correlazione del modello e il processo di razionalizzazione sono resi possibili attraverso l'accesso diretto ai dati di test sperimentali in formati standard del settore. I prodotti MSC inoltre consentono di estendere le possibilità offerte dal metodo della sintesi delle coordinate modali utilizzate per l'integrazione dei componenti flessibili e di svolgere direttamente su queste la valutazione delle sollcitazioni di deformazione. I risultati vengono combinati con gli stress modali dall’analisi a elementi finiti per predire in modo più accurato lo stress in un componente flessibile. Tutte le sollecitazioni e le tensioni risultanti da forze esterne o vincoli e gli effetti di inerzia possono essere recuperati in modo efficiente.

 

Fuoristrada su

un shaker a 4 montanti
 

Con MSC è possibile eseguire analisi delle vibrazioni a livello di sistema, come gli studi di risposta in frequenza e analisi modali. Le soluzioni di MSC forniscono elementi di modellazione specifici per le vibrazioni. Accoppiati a una post-processazione specifica per il dominio delle vibrazioni e della frequenza, ciò porta a un’analisi e una visualizzazione più facile dei modi del sistema, della risposta in frequenza, di tabelle di partecipazione modale, distribuzione dell’energia, ecc…

Parabola satellitare con sistema di controllo elettronico integrato


Sistema meccanico integrato con l'ingegneria del sistema di controllo
 

Le soluzioni per l’analisi dinamica di MSC consentono una facile integrazione dei modelli del sistema meccanico e dei sistemi di controllo.

Molti sistemi fisici sono una combinazione di componenti meccanici azionati da sottosistemi pneumatici, idraulici o elettrici che sono controllati da centraline elettroniche. I modelli del sistema devono tenere conto degli effetti dell’azionamento e dei sistemi di controllo per rappresentare in modo corretto il comportamento dell’assemblaggio completo. In genere, i sistemi di controllo sono rappresentati al meglio da schemi a blocchi con i risultati visualizzati in grafici e i modelli di moto sono rappresentati da geometrie tridimensionali con l’output visualizzato in animazioni o grafici.

MATLAB/Simulink e EASY5 supportano l’integrazione dei modelli meccanici all’interno dei diagrammi a blocchi del software di progettazione dei sistemi di controllo o l’importazione degli attuatori e/o i controller dal software di progettazione direttamente all’ambiente di simulazione del sistema meccanico.

Response surface diagram


Overlay animation of multiple design variants performing a lane change manuever
 

Per problemi di progettazione semplici, è possibile esplorare e ottimizzare il comportamento di un sistema meccanico usando una combinazione di intuizione e tentativi ed errori. Ma quando le opzioni di progettazione diventano molte, questi metodi possono essere inefficaci nella formulazione di risposte veloci e sistematiche. Cambiare un solo fattore per volta non vi consente di conoscere le interazioni tra i fattori e sperimentare molte combinazioni diverse può richiedere simulazioni multiple che vi lasciano con un grande mole di dati da interpretare.  

Per limitare il tempo richiesto da questi compiti, MSC fornisce strumenti di pianificazione ed analisi per svolgere una serie di test che vi aiuteranno a scegliere i dati rilevanti da analizzare e che renderanno automatico l’intero processo di progettazione. Questo vi consente di migliorare l’accuratezza delle vostre conclusioni, ottenere risposte in modo più veloce e comprendere meglio le performance del vostro sistema meccanico, migliorandole se necessario.

Modellazione di componenti, sottosistemi e veicolo completo


 

Customizzazione specifica di Adams/Car per veicoli

 

Le soluzioni di analisi dinamica di MSC permettono di personalizzare l’ambiente di modellazione a seconda delle specifiche necessità, consentendo di automatizzare la costruzione del modello, la risoluzione, e le attività di post-processing. La creazione del modello può essere automatizzata da macro o template. Interfacce personalizzate possono essere create e incorporate direttamente nella funzione "off-the-shelf". Infine, sono disponibili pacchetti  specifici per settore industriale o tipologia di applicazione. 

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