多体动力学:现在全部在一起

汽车、机器人、工业机械，甚至人体都是一个系统，在这个系统中，许多元素一起工作，以达到协调一致的结果。通过许多相互连接的部件的无缝同步，这些相互依存的系统遍布我们的世界，从自行车、心脏泵到卫星，无所不包。为了设计、优化和维护这些复杂的机械有机体，工程师们依靠多体动力学模拟的预测能力。

什么是多体动力学?

作为结构动力学的一个分支，多体动力学仿真是一种用于对具有许多相互连接部件的系统进行数字化建模的工程方法。由于这些系统可能非常复杂，涉及数百个处于不断变化的运动状态的物体，因此多体动力学模拟对于预测系统的完整行为和结构价值至关重要。

通过对整个系统进行建模，工程师们可以清楚地了解每个主体的累积影响，从而可以全面地测试和验证结果。在多体动力学的帮助下，可以研究和理解结构物理和附属物理。

多体动力学仿真的好处

• 观察系统内的瞬态动态-从开始到结束的每个组件。
• 在构建整个系统之前，通过识别潜在的设计问题来避免物理测试的成本。
• 探索系统材料和配置的变化如何优化性能。
• 在难以复制的环境条件下测试系统。
• 对复杂系统进行整体建模，以避免局部或静态简化可能产生的不准确结果。

当研究运动中的物体(运动学)时，有各种各样的量需要考虑，包括位置、速度、加速度和时间。多体动力学仿真计算了这些方程，揭示了当机器的许多齿轮、关节和机构积极运行时，可能同时发生的数千种行为。

一切都始于牛顿的运动方程，著名的F = ma(力=质量*加速度)。这里给出了运动的瞬态动力学方程。

当一个项目需要对刚体和柔体进行整个系统建模时，工程师会使用像Ansys运动获得快速和准确的分析。这个集成的软件可以评估系统作为一个整体和组件-所有这些都来自一个求解器-剖析复杂的机械关系，更快地做出更好的决策。

多体动力学仿真的应用

最近要打印文件了吗?或者骑过10速自行车?复杂的系统无处不在，多体动力学仿真可用于航空航天、工业机械、机器人、生物力学和汽车等各种领域和行业。

在汽车工业中，多体动力学仿真用于设计、测试和优化整个车辆的系统。工程师可以使用仿真技术来观察汽车的整体行为，或者一次模拟一个系统。

• 悬架为了保持汽车的操控平稳，悬挂系统依赖于各种阻尼器和稳定器的协同作用。多体动力学仿真可以对悬架系统各相关部件进行建模，以优化悬架系统的性能。
• 动力系统多体动力学仿真可用于改进动力总成部件的设计和性能，如发动机、变速器和传动系统，以获得更好的性能、效率和耐用性。
  
• 安全为了评估车辆的稳定性，多体动力学仿真可以模拟车辆在侧翻试验中的运动学。
• 噪音:控制噪声、振动和粗糙度(NVH)车内的等级对乘客的舒适度和整体体验至关重要。通过使用多体动力学仿真，汽车工程师可以识别汽车各个部件发出的振动和声音的来源，并确定解决这些问题的最佳方法。

多体动力学示例:传动带传动

在这个例子中，模拟是用来研究的力和应力的皮带，以及传动效率。

多体动力学例子:汽车传动系统NVH

在这些例子中，采用仿真方法研究了汽车传动中齿轮的呜呜声和嘎嘎声问题。

• ·齿轮发牢骚:齿轮啮合处传动误差引起的噪声。多体动力学仿真研究了如何通过改善齿轮齿形来减小激振力。

• 齿轮喋喋不休:由输出轴的转矩波动引起的噪声。多体动力学仿真显示了齿轮齿在工作间隙内的振动是如何引起烦人的声音的。

更好地合作

从重型机械到消费品，为我们的生活提供动力的系统是复杂而集成的。多体动力学仿真帮助工程师将这些系统视为一个整体，并确保每个组件都在朝着更大的目标工作。要了解更多关于多体动力学仿真，请观看网络研讨会Ansys Motion:多体动力学求解器．