„Motion study” to uniwersalny termin na symulację i analizę ruchu zespołów mechanicznych i mechanizmów. Tradycyjnie badania ruchu zostały podzielone na dwie kategorie: kinematykę i dynamikę. Kinematyka jest badaniem ruchu bez względu na siły, które go powodują; dynamika jest badaniem ruchów, które wynikają z sił. Inne ściśle powiązane terminy dotyczące tych samych typów badań to dynamika wielostopniowa, symulacja mechaniczna systemu, a nawet wirtualne prototypowanie.
analiza kinematyczna jest prostszym zadaniem niż analiza dynamiczna i jest odpowiednia dla wielu zastosowań obejmujących części ruchome. Symulacje kinematyczne pokazują fizyczne pozycje wszystkich części w zespole w odniesieniu do czasu, gdy przechodzi przez cykl. Technologia ta jest przydatna do symulacji ruchu w stanie ustalonym (bez przyspieszenia), a także do oceny ruchu w celach interferencyjnych, takich jak sekwencje montażu złożonego układu mechanicznego. Wiele podstawowych pakietów kinematycznych idzie jednak o krok dalej, dostarczając” siły reakcji”, siły wynikające z ruchu.
dynamiczna symulacja jest bardziej złożona, ponieważ problem wymaga dalszego zdefiniowania i potrzeba więcej danych, aby uwzględnić siły. Ale dynamika są często wymagane, aby dokładnie symulować rzeczywisty ruch układu mechanicznego. Ogólnie rzecz biorąc, symulacje kinematyczne pomagają ocenić formę, podczas gdy dynamiczne symulacje pomagają w analizie funkcji.
tradycyjnie kinematyka i dynamika podążały za klasyczną metodą oprogramowania analitycznego wstępnego przetwarzania (przygotowanie danych), rozwiązywania (uruchamianie algorytmów rozwiązania, które obejmują rozwiązanie równań jednoczesnych) i postprocessingu (analiza wyników). Mimo że dzisiejsze programy są znacznie bardziej interaktywne, większość programów podąża za tym podstawowym procesem, ponieważ jest to logiczny sposób rozwiązania problemu. Większość solverów jest dostępna jako niezależne programy.
jednym z powodów popularności modelowania bryłowego jest to, że ustawia ono scenę dla wielu aplikacji. Praktycznie można tworzyć rysunki robocze automatycznie, renderując modele, które bardzo przypominają rzeczywiste obiekty i generując modele fizyczne z urządzeń do szybkiego prototypowania. Podobnie, badanie ruchu ruchomych mechanizmów i zespołów szybko staje się niemal „wolnym” produktem ubocznym modelowania bryłowego, pomagając inżynierom wykonać następujące czynności:
- symulowanie mechanizmów pomagających w opracowaniu wykonalnych projektów
- wyświetlanie fizycznie realistycznych animacji, aby wykryć problemy i zbadać estetykę
- Znajdź zakłócenia między ruchomymi częściami i je napraw
- Sprawdź cały system mechaniczny z licznymi, nawet niepowiązanymi, ruchomymi elementami
- wykreuj ruchome koperty do projektowania obudów i zapewnienia luzów.
- tworzenie animacji sekwencji montażowych w celu planowania wydajnej produkcji
- generowanie dokładnych informacji o obciążeniu w celu ulepszenia analizy statyczno-wytrzymałościowej
- Obliczanie wymaganych specyfikacji silników, sprężyn, siłowników itp. na początku procesu projektowania
- twórz animacje do wyświetlania wideo lub publikowania na stronach internetowych, aby pokazać klientom i klientom, jak produkty będą działać-nie tylko dostarczaj zestaw zdjęć, jak to może działać
podstawowe wyniki badań ruchu są liczne, w tym animacje, wykrywanie zakłóceń, funkcje śledzenia, podstawowe dane o ruchu oraz wykresy i wykresy. Animowane ruchy są klasycznym wynikiem prostych analiz kinematycznych. Początkowo projektant wykorzystuje prostą animację jako wizualną ocenę ruchu, aby sprawdzić, czy jest to, co jest pożądane. Bardziej wyrafinowane animacje mogą pokazywać ruch z krytycznych kątów, a nawet wewnątrz części, co stanowi zdecydowaną przewagę nad budową i uruchomieniem fizycznego prototypu.
możliwość wykrywania i naprawiania zakłóceń bez przełączania się między oprogramowaniem jest jedną z głównych zalet integracji symulacji ruchu i CAD. Większość systemów zapewnia sprzężenie zwrotne kolorów, na przykład poprzez przechodzenie na czerwone części, które doświadczają zakłóceń. Bardziej użyteczne są jednak systemy, które zamieniają objętość interferencji w oddzielny element geometrii, który można następnie wykorzystać do modyfikacji części w celu wyeliminowania interferencji.
funkcje śledzenia dostarczają dodatkowych informacji o ruchu. Ruch połączenia lub określonego punktu na części może być wykreślony w 3D jako linia lub powierzchnia. System może też pozostawiać kopie geometrii w określonych odstępach czasu. Takie funkcje mogą zapewnić obwiednię ruchu, która może być wykorzystana do projektowania obudów lub zapewnienia luzów.
dane o ruchu, takie jak siły, przyspieszenia, prędkości i dokładne lokalizacje stawów lub punktów geometrii mogą być Zwykle wyodrębniane, chociaż takie możliwości są bardziej przydatne do symulacji dynamicznych niż badań kinematycznych. Niektóre systemy umożliwiają użytkownikom dołączanie instrumentów do swoich Modeli, aby uprościć określanie wyników, które chcą zobaczyć.
większość pakietów zapewnia mnóstwo funkcji wykresów i wykresów. Wykresy i wykresy są najczęściej używane, ponieważ wartości różnią się w czasie i są bardziej znaczące niż pojedyncza wartość w danym momencie. Szczególnie przydatna możliwość badania alternatyw projektowych jest wykreślić wyniki dwóch różnych symulacji na tym samym wykresie. Takie dane mogą również pomóc projektantom określić rozmiar silników, siłowników, sprężyn i innych elementów mechanizmu.
siły wynikające z ruchu są szczególnie interesujące, ponieważ mogą być używane jako obciążenia (lub przynajmniej do ich obliczenia) do analizy strukturalnej poszczególnych prętów. Zazwyczaj najwyższe obciążenie dla cyklu służy do wykonywania liniowej statycznej analizy elementów skończonych (FEA) krytycznych poszczególnych elementów mechanizmu. Integracja modelowania bryłowego, symulacji ruchu i oprogramowania FEA może znacznie usprawnić ten proces-szczególnie ważne przy badaniu alternatyw projektowych, gdzie wymagane jest wiele analiz.
inżynierowie od lat wykorzystują specjalistyczne programy do wykonywania różnych analiz w projektach takich jak projektowanie zawieszenia samochodowego. Wykonywanie wszystkich zadań w jednym programie CAD staje się rutyną, ponieważ modelarze brył są ściśle powiązani z oprogramowaniem do symulacji ruchu.
