”Motion study” är en catch-all term för att simulera och analysera rörelsen av mekaniska enheter och mekanismer. Traditionellt har rörelsestudier delats in i två kategorier: kinematik och dynamik. Kinematik är studiet av rörelse utan hänsyn till krafter som orsakar det; dynamik är studiet av rörelser som härrör från krafter. Andra närbesläktade termer för samma typer av studier är flerkroppsdynamik, mekanisk systemsimulering och till och med virtuell prototyper.
kinematisk analys är en enklare uppgift än dynamisk analys och är tillräcklig för många applikationer som involverar rörliga delar. Kinematiska simuleringar visar de fysiska positionerna för alla delar i en enhet med avseende på tiden när den går igenom en cykel. Denna teknik är användbar för att simulera steady-state-rörelse (utan acceleration), såväl som för utvärdering av rörelse för interferensändamål, såsom monteringssekvenser av komplexa mekaniska system. Många grundläggande kinematiska paket går dock ett steg längre genom att tillhandahålla ”reaktionskrafter”, krafter som härrör från rörelsen.
dynamisk simulering är mer komplex eftersom problemet måste definieras ytterligare och mer data behövs för att redogöra för krafterna. Men dynamik krävs ofta för att exakt simulera den faktiska rörelsen hos ett mekaniskt system. I allmänhet hjälper kinematiska simuleringar att utvärdera form, medan dynamiska simuleringar hjälper till att analysera funktion.
traditionellt har kinematik och dynamik följt den klassiska analysprogramvaran för förbehandling (förberedelse av data), lösning (körning av lösningsalgoritmer, som involverar lösningen av samtidiga ekvationer) och efterbehandling (analys av resultaten). Även om dagens program är mycket mer interaktiva följer de flesta program denna grundläggande process eftersom det är ett logiskt sätt att lösa problemet. De flesta lösare finns som oberoende program.
en av anledningarna till populariteten för solid modellering är att den sätter scenen för många applikationer. Du kan praktiskt taget skapa arbetsritningar automatiskt, göra modeller som liknar de verkliga objekten och generera fysiska modeller från snabb prototyputrustning. På samma sätt blir det snabbt att studera rörelsen för rörliga mekanismer och enheter nästan en ” fri ” biprodukt av solid modellering, vilket hjälper ingenjörer att göra följande:
- simulera mekanismer för att hjälpa till att utveckla fungerande mönster
- Visa fysiskt realistiska animationer för att upptäcka problem och studera estetik
- hitta störningar mellan rörliga delar och fixa dem
- Verifiera ett helt mekaniskt system med många, till och med orelaterade, rörliga komponenter
- Rita rörelsekuvert för att designa Höljen och säkerställa avstånd.
- skapa animationer av monteringssekvenser för att planera effektiv tillverkning
- generera exakt belastningsinformation för förbättrad strukturell analys
- beräkna nödvändiga specifikationer för motorer, fjädrar, ställdon etc. tidigt i designprocessen
- producera animationer för utmatning till video eller för publicering på webbplatser för att visa kunder och kunder hur produkterna faktiskt fungerar—inte bara ge en uppsättning bilder av hur det kan fungera
den grundläggande produktionen av rörelsestudier är många, inklusive animering, detektering av störningar, spårfunktioner, grundläggande rörelsedata och diagram och grafer. Animerade rörelser är den klassiska produktionen av enkla kinematiska analyser. Initialt använder designern enkel animering som en visuell utvärdering av rörelse för att se om det är vad som önskas. Mer sofistikerade animationer kan visa rörelse från kritiska vinklar eller till och med inuti delar, en klar fördel jämfört med att bygga och köra en fysisk prototyp.
förmågan att upptäcka och fixa störningar utan att växla mellan programvara är en av de främsta fördelarna med att integrera rörelsesimulering och CAD. De flesta system ger färgåterkoppling, till exempel genom att vända sig till röda delar som upplever störningar. Mer användbara är emellertid system som förvandlar störningsvolymen till en separat geometribit, som sedan kan användas för att modifiera delarna för att eliminera störningen.
spårfunktioner ger ytterligare information om rörelse. Rörelsen av en LED eller en viss punkt på en del kan ritas i 3D som en linje eller yta. Eller systemet kan lämna kopior av geometrin med angivna intervaller. Sådana funktioner kan ge ett rörelsehölje som kan användas för att utforma höljen eller säkerställa avstånd.
rörelsedata, såsom krafter, accelerationer, hastigheter och exakta platser för leder eller punkter på geometri kan vanligtvis extraheras, även om sådana funktioner är mer tillämpliga på dynamiska simuleringar snarare än kinematiska studier. Vissa system tillåter användare att bifoga instrument till sina modeller för att förenkla specificering av vilka resultat de vill se.
de flesta paket ger en uppsjö av plottning och graffunktioner. Diagram och diagram används oftast eftersom värden varierar över tiden och är mer meningsfulla än ett enda värde vid varje given tidpunkt. En särskilt användbar förmåga att studera designalternativ är att plotta resultaten av två olika simuleringar på samma graf. Sådana data kan också hjälpa designers att bestämma storleken på motorer, ställdon, fjädrar och andra mekanismkomponenter.
krafter som härrör från rörelse är av särskilt intresse eftersom de kan användas som belastningar (eller åtminstone för att beräkna dem) för strukturell analys av enskilda medlemmar. Vanligtvis används den högsta belastningen för en cykel för att utföra en linjär statisk finita element analys (FEA) av kritiska enskilda komponenter i en mekanism. Integration av solid modellering, rörelsesimulering och FEA—programvara kan kraftigt effektivisera denna process-särskilt viktigt när man studerar designalternativ, där många analyser krävs.
ingenjörer har använt specialiserade program för att utföra olika analyser i flera år i projekt som bilfjädringsdesign. Att göra alla uppgifter i ett enda CAD-program blir rutinmässigt eftersom solida Modellerare är tätt kopplade till rörelsesimuleringsprogramvara.
