專業非線性柔性多體動力學仿真軟件

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Fedem Simulation Software™為復雜機械裝配系統地虛擬測試提供了高精度、高效率的技術平臺和工程框架。專業的工業工程環境最典型需求就是產品的驗證和虛擬信號效果。在這些應用中，昂貴而又浪費時間的全尺寸物理測試僅僅是有選擇性的。工程師快速而又容易地獲得機械設計中動力學和結構力學的精確信息是非常必要的。同時，為了確保足夠的精度，模擬軟件的求解器必須解決系統級的動力學屬性和部件級的結構柔性之間的相互依賴關系。只有非線性的結構動力學方法才可以高效地滿足這些需求。
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非線性機構動力學

為了同時解決特定時域內的結構變形和三維運動動力學問題，FEDEM采用了非線性結構動力學方法。被模擬的機械裝配由使用線彈性有限單元模型描述的一個個的零件，并通過線性或非線性的連接副連結在一起。        每個部件在使用基于動態超單元形式作了相應的自由度縮減后，與有限元自由度相關的系統平衡方程被建立起來，并求解。FEDEM利用它獨創的單元形式和獨有的求解器實現模擬解決方案。這種方法體現了幾種超越傳統方法的優勢： ! d# U, {" F+ G/ [0 _$ ]; C 結構與動力學屬性之間的相互依賴性可以被自動地解決。 因為在方程系統中，應變能采用了隱式表達式，所以時間域求解器在數值上是高度穩定的。 一個單一集成的處理方法取代了傳統的兩個進程處理方法：(A)載荷發生器（來自于物理測試與/或多體動力學模擬）。(B)并行、單獨，每個部件的結構分析。 這種方法是工程實用方法，邏輯上仿效實際物理樣機

完整而高效的工作流程

機械裝配系統的結構力學、動力學的建模和評估過程是高度集成的。當對一個設計進行驗證，并且裝配中單獨零部件的有限元模型已經生成時，工程師需要按照以下合理的步驟進行： % \  v* g) q; @/ R 通過導入每個有限元模型建立機械裝配，配置部件間的關系、加入連接副、彈簧、阻尼、作用力、控制系統等，指定機械系統的驅動函數。 定義并執行動力學時域模擬，FEDEM在運行時域求解器的過程中，自動地把每個單元模型縮減成超單元。這些縮減的模型可以在其他動力學事件和FEDEM模型中重復使用。 后處理和結果評定。動力學結果可以從時域求解器里非常容易地獲得。結構力學的結果可以從集成的超單元恢復處理器中獲得。

高效的用戶界面

FEDEM直覺的用戶界面提供了一個透過同一個3D圖形環境實現建模、求解和后處理的完整的特征組。模型仿真過程中或完成時，動態的結果通過曲線、動畫的形式展現給用戶。結合快速而穩定的FEDEM求解器，大大促進了工程過程，縮短求解時間，為用戶提供清晰、易于理解的裝配模型物理行為模擬結果。

工業標準格式

有限元模型需要以NASTRAN *.bdf文件格式輸入，以保證與有限元網格劃分工具的兼容性。 ! w: X% l) K- C3 V1 U( {# e. U機械裝置的驅動函數可以鏈接外在的數據，如：MTS RPC III/Pro, nCode DAC or ASCII格式。模擬受到的外在驅動可以通過改變參照關系，方便地從一個事件切換到另一個。 : r3 N! Y; R5 C6 g4 q! v; e  n0 ]0 c仿真結果動畫可以輸出為MPEG-1, MPEG-2或AVI格式，以及靜態的JPG, PNG, BMP or RGB/IV(僅支持三維格式)格式文件。 4 U0 z  G3 `( c! f

超大模型和超長時間歷程模擬能力

因為采用了創新的結合靜態和動態縮減算法的超單元技術，巨型單元數量的有限元模型會非常容易地獲得處理。 運動方程僅求解進行超單元縮減后的系統，并且方程的數目與有限元模型的網格數量無關。這就為模擬超常時間歷程創造了可能，對于包含大量網格數量的模型亦然。

完整的機械機構庫

一個全面的機構庫確保了從實際模型的物理特性。機構庫包括：連接副庫（任意非線性）、彈簧、阻尼和摩擦特性、不連續彈簧和阻尼、函數（任意外部數據文件參照關系）、力和控制系統等。所有的機構都有三維圖形表現形式，其屬性通過用戶界面組件可以非常容易地理解。

控制系統

為了保證結構動力學系統和控制系統之間的交互作用的精確模擬，FEDEM采用了同步模擬技術。 % w8 i' w# W/ e內部的控制系統包含補償器和單元控制塊庫，包含了機械輔助單元的基本模型，如：液壓缸、激勵器和電驅動系統。 除了內在的控制系統，FEDEM還具有MATLAB/Simulink接口，用于更復雜、高級控制系統的建模。

輪胎和路面模型

為了實現整車、全路況模擬，FEDEM提供了豐富的輪胎和路面模型。目前，FEDEM支持Delft- Tyre (TNO Automotive)開發的MF-Tyre和SWIFT輪胎模型、COSIN公司開發的FTIR輪胎模型。FEDEM擁有SWIFT輪胎模型的標準輪胎接口(STI)和針對FTIRE輪胎模型的COSIN輪胎接口(CTI)。FEDEM的附加模塊提供了完整的Delft-Tyre輪胎庫。

快速構造恢復技術

結構的結果是在時間域求解的同時，通過一個集成的超單元恢復過程獲得。所有單元，及時間增量的分應變和分應力可以通過恢復操作獲得。另外，恢復操作可以是針對單獨的個體、甚至預定義的選定的時間增量單元組。時間歷程概要，如：最大/最小應力，也可以通過恢復操作獲得。

結合nCode的耐久性預測

FEDEM提供了與nCode公司的產品FE-Fatigue無縫接口，幫助用戶實現機械設備的耐久性評估和預測。 對于選定的單元，a peak-valley extraction在應力和應變從非線性結構動力學方案中恢復過來的同時獲得執行。當需要輸入到疲勞求解器時，這被用來計算一個rainflow matrix。在分析的過程中，分析結果可以像模型上面的輪廓圖一樣顯示在3維的圖形界面中。另外，虛擬應變的估計測量也可以從模型中獲得。 + G* G! J8 a  e' ^6 n0 Y! |

復合事件工作循環分析

不同模擬過程的結果組合可以化合成復合事件工作循環分析。FEDEM直觀的用戶界面為結果組合和工作循環管理提供了清晰的示圖。

安裝平臺和操作系統要求

Fedem Simulation Software可以在Windows NT/2000/XP系統上運行。根據用戶的需要，Fedem的求解器可以在主要的工程平臺上運行，比如：HP-UX, SGI-IRIX andSunSolaris操作系統。結果文件格式是跨平臺兼容的，FEDEM可以使用64位基于UNIX的超級計算機求解，使用基于Windows平臺的電腦建模，調用求解器和后處理程序。 更多、更全面的Fedem Simulation Software模塊說明，請參考FEDEM模塊介紹。

劉興興

學習下