تحقیق مقاله فرایند مدل سازی

فرایند مدل سازی :

 گام هایی که برای مدل سازی در ADAMS/View برداشته می شوند همانندمراحلی هستند که باید برایساخت یک نمونه فیزیکی طیشوند. در ادامه این مراحل را شرح می دهیم، اما قبل از آن یادآور میشویمکهبهتر است مدل خود را به قطعه ها و زیرسیستم های کوچک تر تقسیم کنید. به این ترتیب که ابتدا چند جسم را ساخته و آن ها را به هم وصل کنید. سپس یک شبیه سازی کوچک انجام داده و صحت مدل را بررسی کنید. وقتی این مدل های کوچک به شکل صحیح ایجاد شدند، می توانید بخش های پیچیده تر را اضافه کنید. با شروعی آهسته و مطمئن، می توان از صحت مدل قبل از رفتن به مراحلمختلف فرآیند مدل سازی به این شرح هستند :

مرحله ساخت

ساختن مدلشامل مراحل زیر است :

ساختن قطعات مدل

افزودن قیدها و حرکات : به منظور محدود کردن حرکت قطعات

افزودن نیروها : باعث به وجود آمدن و یا محدود شدن حرکت قطعات می شوند.

ساختن قطعات

ساختن ثطعات مدل با ایجاد مشخصه های فیزیکی اجزای قابل حرکت شروع می شود، شکل های هندسی را می توان با اینابزارها ایجاد کرد :

با کمک کتابخانهقطعات ADAMS/View می توان اجزای ساده مدل را ایجاد کرد.این قطعات شامل اجسام صلب و جرم های نقطه ای می شوند. علاوه بر آن، می توانید اتصال های مجزار و قابل انعطاف ایجاد کرده و بارها (نیروهای وارده) را برای استفاده در ابزارهای المان محدود (FEA) به برنامه های دیگر export کنید.

با استفاده از ADAMS/Exchange می توان شکل های هندسی را از برنامه های CAD وارد (import) کردهو رفتار مدل را به شکل واقعی تر بررسی کرد.

انواع قطعاتی که در کتابخانه ADAMS/View وجود دارند عبارتند از :

اجسام صلب (Rigid Bodies) : اجسام صلب قطعاتی هستند که دارای خواص جرم و اینرسی هستند اما نمی توانند تغییر شکل دهند. برای ساختن اجسام صلب در ADAMS/View می توانید از شکل های هندسی استفاده منید. با استفاده از ترکیب های منطقی (Boolean) می توان این شکل های هندسی را با همترکیب کرده و به شکل های جدیدی دست یافت.

ADAMS/View برای محاسبه خواص جرم و اینرسی ازشکل هندسی اجسام صلب استفاده می کند.علاوه بر آن می توانید مقادیر مورد نظر خود را برای این خواصوارد کنید.

جرم هاینقطه ای (Point Mass) : جرمهای نقطه ای قطعاتی هستند کهدارای جهت نبوده و فقط دارای جرم و موقعیت هستند.

اجام قابل انعطاف (Flexible Bodies) : با استفاده از ADAMS/ Flex می توان اجسام قابل انعطاف پیچیده تری را وارد مدل کرد. ADAMS/Flex یک برنامه مجزاست که واسط مربوط به آن در ADAMS/View وجود دارد و به همین دلیل میتوان اجسام صلب و قابل انعطاف ا هم زمان در ADAMS/View پردازش کرد.

افزودن قیدها و حرکات

قیدها (Constraints) : قیدها نحوه اتصال قطعه ها و نحوه آن هانسبت به یکدیگر را تعیین می کنند. ADAMS/View کتابخانه ای از قیدها را ارایه می کند که شامل انواع قیدها بعدی است :

مفصل های ایده آل (Idealized joints) : این مفصل ها دو قطعه را به هم متصل می کنند،مانند مفصل های Revolute و یا مفصلهای Tranlational (کشویی).

مفصل های پایه (Joint Primitives) : این مفصل هاحرکت نسبیرا محدود می کنند. مانند زمانی که یک قطعه باید همیشه به موازات قطعه دیگر حرکت کند.

مولدهای حرکت (Mortio Generator) : مدل را به حرکت وا می دارند.

تماس (Contact) : در طی حرکت مدل، نحوه واکنشاجسام را در زمان تماس با یکدیگر تعیین می کند.

افزودن نیروها

نیروهایی که بر یک مدل وارد می شوند بر عکس العمل های قیدها تأثیرمی گذارند. در ADAMS/View   می توان برای اضافه کردن نیروها از کتابخانه هایی استفاده کرد که شامل موارد زیر هستند :اتصال های قابل انعطاف،مانند فنر و کمک فنرهایی که می توانند نیروهایی با روابط پیچیده ایجاد کنند.

نیروهای خاص که می توانند عواملی مانند نیروی وزنرا شبیه سازی کنند.

نیروهای اعمال شده (Applied Forces) : برای وارد کردن بار بر رویقطعه ها، از این نیروها استفاده می شود. برای تعریف این نیروها می توانید توابعی بنویسید که روابط بین آن ها را تعریف کنند.برای نوشتن این توابع یک سازنده تابع (Function Builder) در اختیار شما قرار داده شده است که ایجاد تابع را گام به گام جلو برده و قبل از اعمال آنبر رویمدل،نتیجه آن را محاسبه می کند.

تماس (Contact) : نحوه واکنش اجسام در زمان تماس با یکدیگر را تعیین می کند.

آزمون

بعد از ساختن مدل یا در حینساختن آن، می توانید برای بررسی صحت ساختو تأیید سیستم، آزمون هایی را احراکنید. مدل را به دو صورت آزمایش می کنیم :

تعریف نتایج خروجی

وقتی یک شبیه سازی را اجرا می کنید، ADAMS/View به طور خودکار اطلاعاتی مانند جابه جایی ها و سرعت های نقاط مختلف سیستم را محاسبه می کند. علاوه بر آن می توان نمایشگرها و درخواست هایی راتعریف کردکه در طی انجامشبیه سازی مشخصه های مختلف متعلق به مدل را انداره گیری کرده و نمایش میدهند. با اجرای شبیه سازی، ADAMS/View نمودارهاییاز اندازهمورد درخواست را نمایش می دهد تا بتوانید نتایج شبیه سازیرا در حین اجرا ببینید.

انجام شبیه سازی

بعد از ساختن مدل یا در هر مرحله دیگری از مدل سازی، می توانید مدل را برای بررسی موارد زیر شبیه سازی کنید :

مشخصات عملکردی

پاسخ به مجموعه ای از شرایط کاری

برای اجرای یک شبیه سازی، ADAMS/View مدل را به ADAMS/Solver ارجاع می دهد که آن نیز به نوبه خود معادلات مدل را تشکیل داده و آن ها را حل می کند. در حالی که ADAMS/Solver شبیه سازیرا انجاممیدهد، ADAMS/View حرکت مدل رابه صورت انیمیشن به همراه نمودارهاییاز اندازه های مورد نظر شما نمایش می دهد.

در ADAMS/View انواع مختلفی از شبیه سازی وجود دارد، مانند شبیه سازی تعادل استاتیک (Static Equilibrium Simulation) و شبیه سازی دینامیک (Dynamic Simulation) که حرکت دینامیکی مدل را محاسبه می کند.

مرور نتایج شبیه سازی

می توان مدل را به این صورت بررسی و صحت آن را تأیید کرد :

مرور نتایج شبیه سازی

بعد از تکمیل یک شبیه سازی، می توانید نتایج آ ن رابه صورت انیمیشن نمایشداده و در فریم مورد نظر نمایش را متوقف کرده یا زاویه دوربین را تغییر دهید. به علاوه می توانید نتایج شبیهسازی را در ADAMS/Postprocessor رسم کنید.  ADAMS/Postprocessor می توانید تمام اندازه هایی را که مشخص کردهاید و نیز مؤلفه های نتایجیرا که ADAMS/Viewدر طی شبیه سازی به طور خودکار ایجاد کرده است رسم کنید.

در ADAMS/Postprocessor می توانید بزرگ نمایی نمودار مورد نظررا بیشتر کرده یا داده های آماری نمودار مانند شبی و ماکزیمم و مینیمم آن را بررسی کنید. یک نمودار می تواند چند محور داشته باشد و نیز امکان ایجاد نمودارهای FFT , Bode نیز وجود دارد.

بررسیصحت نتایج شبیه سازی

با وارد کردن نتایج عددی که قبل از آزمایش روی سیتستم مکانیکی واقعی به دست آمده اند و مقایسه آن ها یه نتایج شبیه سازی در ADAMS/View می توانید دقت مدل خود را بررسی کنید. می توانید داده های آزمون را به همراه نتایج شبیه سازی رسم کنید تا به راحتی قابل مقایسه باشند.

بهبود و تکرار

بعد از این که شبیه سازی های اولیه را به منظور شناخت اولیه از نحوه حرکت مدل انجام دادید، می توانید مدل را با افزودن جزییات، پیچیده تر کنید. به عنوان مثال می توانید بین اجسام، نیروی اصطکاک تعریف کرده و با استفاده از معادلات کلی یا خطیحالت برای مدل سیستم های کنترل تعریف کنید. با قرار دادن اجسام قابل انعطاف به جای اجسام صلب و اتصال های قابل انعطاف به جای مفصل ها می توان مدل را واقعی تر کرد.

برای این که بتوانید طراحی های مختلف را بهتر با هم مقایسه کنید، می توانید پارامترهایی را ایجاد کنید که در صورت ایجاد تغییر در مدل، مقدار آن ها نیز به طور خودکار تغییر کند. پارامترها را می توان با استفاده از این ابزارها ایجاد کرد :

نقاط طراحی :با استفاده از نقاط طراحی، می توان روابط بین اشیا را به همراه موقعیت و جهت آن ها به شکل پارامتری درآورد. با کمک این نقاط می توان میزان حساسیت مدل را نسبت به شکل هندسی و چیدمان مکامنیکی آن محاسبه کرد.

متغیرهای طراحی : متغیرهای طراحی معرف اجزایی از مدل هستند که قابل تغییرند. برای مثال می توان ضخامت یک قطعه یا سختی یک فنر را به شکل یک متغیر کرد. سپس سک مرور طراحی (design study) اجرا کنید که طی آن مقدار یک متغیر در یک محدوده مشخص تغییر دادهشود تا میزان حساسیت مدل، به تغییر آن متغییر مشخص شود.

بهینه سازی مدل

در ADAMS/View ابزارهایی وجود دارند که به یافتن بهترینطرح برایسیستممکانیکی مورد نظر کمک می کنند :

طراحی آزمون (DOE) : برای درک بهتر در مورد این که کدام متغیر طراحی بیشترین اثر را بر یک هدف در طراحی داردکمک می کند.

بهینه سازی (Optimization) : در یافتن بهترین طرح کمک می کند. برای این کار باید اهداف طراحی را به همراه پارمترهای قابل تغییر در مدل مشخص کنید.

این ابزارهابه وطر خودکار چندین شبیه سازی را اجرا می کنند و هر بار یک یا چند متغیر طراحی را تغییر می دهند.

گام های اصلی در ساخت و آزمایش مدل ها

همان طور که قبلاً گفته شد، هر وقت بخواهید از ADAMS برای ساختن و آزمایش کردن مدل ها استفاده کنسد، باید چهار گام اصلی را طی کنید :

 1 ) ساختن مدل :

قطعات متحرک، مفصل ها، ارتباط های قابل انعطاف و نیروهای وارده.

2 ) آزمایش طرح :

انجام شبیه سازی ها در حین ساختن مدل

شبیه سازی حرکت مدل به شکلی که در واقعیت اتفاق می افتد.

3 ) بررسی با :

تنظیم مدل به نحوی که دادههای مجازی با داده های آزمایش همخوانی داشته باشند.

تکرار طراحی به منظور بررسی حساسیت کارکرد آن نسبت به تغییرات طراحی

بهینه سازی طرح برایپیدا کردن بهترین ترکیب پارامترهای طراحی به منظور رسیدنبه حداکثر قابلیت

4 ) در نهایت باید فرایند طراحی را خودکارکنید تا بتوانید به سرعت گزینه های مختلف طراحی را بررسی کنید.

بر این اساس مراحل ساخت مدل پرس به صورت زیر خواهد بود :

ساخت

ساخت و اتصال چهار قطعه برای مکانیزم

 بررسی صحت ساخت قطعات و مفصل ها آنها

آزمون

ساختن محیط آزمون

 تجهیز مدل به نمایشگر نیوری فشاری و زاویه اهرم

 وارد کردن نیروهای وارده به شکل مناسب

بررسی

رسم نیروی فشاری بر حسب زاویه اهرم

 وارد کردن داده های آزمایش برای مقایسه با نتایج شبیه سازی

بهسازی

تکرار

 بررسی تاثیر جابجایی محل پاشنه بر نیروی فشاری

 تعیین میزان حساسیت نیروی فشاری نسبت به جابه جایی نقاط حساس

 بهینه سازی

 به حداکثر رسانی نیروی فشاری با تغییرمحل نقاط کلیدی

 اطمینان از قفل شدن اهرم به شکل مناسب

 اطمینان از عملکرد مکانیزم در فضای تعیین شده

خودکاری

اعمال نیروهای مختلف بر اهرم