„Motion study“ je termín pro simulaci a analýzu pohybu mechanických sestav a mechanismů. Tradičně byly pohybové studie rozděleny do dvou kategorií: kinematika a dynamika. Kinematika je studium pohybu bez ohledu na síly, které jej způsobují; dynamika je studium pohybů, které vyplývají ze sil. Dalšími úzce souvisejícími pojmy pro stejné typy studií jsou dynamika více těles, simulace mechanického systému a dokonce i virtuální prototypování.
Kinematická analýza je jednodušší úkol než dynamická analýza a je vhodná pro mnoho aplikací zahrnujících pohyblivé části. Kinematické simulace ukazují fyzické polohy všech částí v sestavě s ohledem na čas, který prochází cyklem. Tato technologie je užitečná pro simulaci pohybu v ustáleném stavu (bez zrychlení), stejně jako pro vyhodnocení pohybu pro účely rušení, jako jsou montážní sekvence komplexního mechanického systému. Mnoho základních kinematických balíčků však jde o krok dále tím, že poskytuje „reakční síly“, síly, které vyplývají z pohybu.
dynamická simulace je složitější, protože problém musí být dále definován a je zapotřebí více dat pro zohlednění sil. Dynamika je však často vyžadována k přesné simulaci skutečného pohybu mechanického systému. Obecně kinematické simulace pomáhají vyhodnotit formu, zatímco dynamické simulace pomáhají při analýze funkce.
tradičně se kinematika a dynamika řídily klasickou analytickou softwarovou metodou předzpracování (příprava dat), řešení (spuštění algoritmů řešení, které zahrnují řešení simultánních rovnic) a postprocessing(analýza výsledků). I když jsou dnešní programy mnohem interaktivnější, většina programů sleduje tento základní proces, protože je to logický způsob řešení problému. Většina řešitelů je k dispozici jako nezávislé softwarové programy.
jedním z důvodů popularity solidního modelování je to, že připravuje půdu pro mnoho aplikací. Prakticky můžete vytvářet pracovní výkresy automaticky, vykreslovat modely, které se velmi podobají skutečným objektům, a generovat fyzické modely z Rapid prototyping equipment. Podobně studium pohybu pohyblivých mechanismů a sestav se rychle stává téměř „volným“ vedlejším produktem pevného modelování, což pomáhá technikům provádět následující:
- simulujte mechanismy, které pomáhají rozvíjet funkční návrhy
- Prohlédněte si fyzicky realistické animace pro detekci problémů a studium estetiky
- Najděte rušení mezi pohyblivými částmi a opravte je
- ověřte celý mechanický systém s četnými, dokonce nesouvisejícími pohyblivými součástmi
- Plot pohybové obálky pro navrhování pouzder a zajištění vůlí.
- vytvářejte animace sestavovacích sekvencí pro plánování efektivní výroby
- vytvářejte přesné informace o zatížení pro lepší strukturální analýzu
- Vypočítejte požadované specifikace pro motory, pružiny,akční členy atd. brzy v procesu návrhu
- vytvářet animace pro výstup na video nebo pro vysílání na webových stránkách ukázat zákazníkům a klientům, jak produkty budou skutečně fungovat-nejen poskytnout sadu obrázků o tom, jak by to mohlo fungovat
základní výstup pohybových studií je mnoho, včetně animace, detekce rušení, stopových funkcí, základních pohybových dat a grafů a grafů. Animované pohyby jsou klasickým výstupem jednoduchých kinematických analýz. Zpočátku návrhář používá jednoduchou animaci jako vizuální hodnocení pohybu, aby zjistil, zda je to to, co je žádoucí. Sofistikovanější animace mohou ukazovat pohyb z kritických úhlů nebo dokonce uvnitř částí, což je určitá výhoda oproti budování a provozování fyzického prototypu.
schopnost detekovat a opravit rušení bez přepínání mezi softwarem je jednou z hlavních výhod integrace simulace pohybu a CAD. Většina systémů poskytuje barevnou zpětnou vazbu, například tím, že se obrátí na červené části, u kterých dochází k rušení. Užitečnější jsou však systémy, které přeměňují objem rušení na samostatný kus geometrie, který pak může být použit k úpravě součástí, aby se eliminovalo rušení.
trasovací funkce poskytují další informace o pohybu. Pohyb kloubu nebo určitého bodu na části může být vynesen ve 3D jako čára nebo povrch. Nebo systém může ponechat kopie geometrie ve stanovených intervalech. Takové funkce mohou poskytnout obálku pohybu, kterou lze použít k návrhu pouzder nebo k zajištění vůlí.
pohybová data, jako jsou síly, zrychlení, rychlosti a přesné umístění kloubů nebo bodů na geometrii, lze obvykle extrahovat, i když tyto schopnosti jsou použitelnější spíše pro dynamické simulace než pro kinematické studie. Některé systémy umožňují uživatelům připojit nástroje ke svým modelům, aby zjednodušily specifikaci výsledků, které chtějí vidět.
většina balíčků poskytuje nepřeberné množství funkcí Vykreslování a grafů. Grafy a grafy se nejčastěji používají, protože hodnoty se v průběhu času mění a jsou smysluplnější než jedna hodnota v daném čase. Obzvláště užitečnou schopností pro studium alternativ návrhu je vykreslit výsledky dvou různých simulací na stejném grafu. Taková data mohou také pomoci konstruktérům určit velikost motorů, pohonů, pružin a dalších součástí mechanismu.
síly, které jsou výsledkem pohybu, jsou zvláště zajímavé, protože mohou být použity jako zatížení (nebo alespoň pro jejich výpočet) pro strukturální analýzu jednotlivých členů. Obvykle se nejvyšší zatížení cyklu používá k provedení lineární statické analýzy konečných prvků (FEA) kritických jednotlivých složek mechanismu. Integrace pevného modelování, simulace pohybu, a software FEA může tento proces výrazně zefektivnit-zvláště důležité při studiu alternativ návrhu, kde je vyžadováno mnoho analýz.
inženýři používají specializované softwarové programy pro provádění různých analýz po celá léta v projektech, jako je konstrukce automobilového odpružení. Provádění všech úkolů v jednom CAD programu se stává rutinou, protože solidní modeláři jsou pevně spojeni se softwarem pro simulaci pohybu.
