Multibody Dynamics Module

Software zur Analyse von Baugruppen starrer und flexibler Körper

Multibody Dynamics Module

Analyse des Taumelscheibenmechanismus zur Steuerung der Ausrichtung der Hubschrauber-Rotorblätter. Eine zeitabhängige Simulation mit starrer und flexibler Rotorblattkonstruktion ermöglicht einen Einblick in nützliche Leistungsmessgrößen wie Blattverformung und Auftriebskräfte.

Tools für Konstruktion und Optimierung von Mehrkörpersystemen

Das Multibody Dynamics Module ist eine Erweiterung des Structural Mechanics Module und enthält hochentwickelte Tools für die Konstruktion und Optimierung von strukturmechanischen Mehrkörpersystemen mithilfe der Finite-Elemente-Analyse (FEA). Das Modul ermöglicht Systeme zu simulieren, die aus flexiblen und starren Körpern bestehen, wobei jeder Körper große Verschiebungen durch Rotation und Transmission erfahren kann. Solche Analysen helfen, kritische Punkte in den Mehrkörpersystemen zu erkennen und detailliertere Strukturanalysen auf Bauteilebene auszuführen. Das Multibody Dynamics Module bietet auch die Möglichkeit, Kräfte und Spannungen zu untersuchen, die auf flexible Struktursegmente einwirken, wo beispielsweise eine zu große Verformung oder Ermüdung zu Strukturversagen führen kann.

Nutzung einer Gelenkbibliothek

Das Modul ist mit einer vordefinierten Gelenkbibliothek ausgestattet. Daraus können Sie einfach und zuverlässig eine geeignete Verknüpfung zwischen unterschiedlichen Bauteilen eines Multikörpersystems auswählen, bei der die Bauteile bzw. Komponenten so miteinander verbunden sind, dass nur noch eine bestimmte Bewegungsart zwischen ihnen möglich ist. Gelenke zwischen zwei Bauteilen lassen sich mithilfe von Anschlüssen herstellen, wodurch sich ein Bauteil zum Beispiel frei im Raum bewegen kann, während das andere so mit Zwangsbedingungen versehen ist, dass es einer bestimmten, vom Gelenktyp abhängigen Bewegung folgt. Die Gelenktypen im Multibody Dynamics Module sind exemplarisch ausgelegt. Daher kann mit ihnen nahezu jede beliebige Verbindungsart modelliert werden. Forscher und Ingenieure haben somit die Möglichkeit, mit folgenden Gelenktypen präzise strukturmechanische Mehrkörpermodelle zu konstruieren:

  • Prismatisches Gelenk (3D, 2D)
  • Winkelgelenk (3D, 2D)
  • Zylindergelenk (3D)
  • Schraubgelenk (3D)
  • Planares Gelenk (3D)
  • Kugelgelenk (3D)
  • Nutgelenk (3D)
  • Reduziertes Nutgelenk (3D, 2D)
  • Fixiertes Gelenk (2D,3D)
  • Abstand Gelenk (2D,3D)
  • Universalgelenk (3D)


Weitere Bilder:

  • Bewegungsausrichtung für das prismatische Gelenk sowie das Winkel-, Zylinder- und Schraubgelenk. Bewegungsausrichtung für das prismatische Gelenk sowie das Winkel-, Zylinder- und Schraubgelenk.
  • Bewegungsausrichtung für das planare Gelenk sowie das Kugel-, Nut- und reduziertes Nutgelenk. Bewegungsausrichtung für das planare Gelenk sowie das Kugel-, Nut- und reduziertes Nutgelenk.
  • The stresses in the gearbox housing and the sound pressure level in the surrounding air (top and bottom-right) of a 5-speed synchromesh gearbox inside a manual transmission vehicle. The frequency spectrum of the normal acceleration at one of the points on the gearbox is also shown (bottom-left). The stresses in the gearbox housing and the sound pressure level in the surrounding air (top and bottom-right) of a 5-speed synchromesh gearbox inside a manual transmission vehicle. The frequency spectrum of the normal acceleration at one of the points on the gearbox is also shown (bottom-left).
  • A swashplate mechanism is used to control the orientation of helicopter rotor blades. This example shows an application derived from the model where only the pitch of the blades can be changed, but where both transient and eigenfrequency analyses can be presented. A swashplate mechanism is used to control the orientation of helicopter rotor blades. This example shows an application derived from the model where only the pitch of the blades can be changed, but where both transient and eigenfrequency analyses can be presented.
  • Model of a three-cylinder reciprocating engine, having both rigid and flexible parts, is used for maximizing the engine power and the design of structural components. Model of a three-cylinder reciprocating engine, having both rigid and flexible parts, is used for maximizing the engine power and the design of structural components.
  • Plot of stresses in an induction motor's housing (top) and the magnetic flux density in the rotor (bottom-left). The rotor orbit at two bearing locations is also shown (bottom-right). Plot of stresses in an induction motor's housing (top) and the magnetic flux density in the rotor (bottom-left). The rotor orbit at two bearing locations is also shown (bottom-right).

Vollständige Flexibilität bei der Mehrkörperanalyse

Verformbare Komponenten eines Systems können als flexible Bauteile modelliert werden, während andere Bauteile oder nur Teile davon sich als starr definieren lassen. Sie haben auch die Möglichkeit, dynamische Mehrkörperkonstruktionen und Analysen mit nichtlinearen Materialeigenschaften zu versehen, indem Sie Modelle im Multibody Dynamics Module entweder mit dem Nonlinear Structural Materials Module oder dem Geomechanics Module kombinieren. Darüber hinaus können Sie die physikalischen Phänomene, die Sie mit COMSOL Multiphysics und der ganzen Palette anwendungsspezifischer Module modellieren, mit den im Multibody Dynamics Module dargestellten Phänomenen koppeln, wie beispielsweise Auswirkungen von Wärmeübertragung oder elektrischen Phänomenen.

Es ist möglich zeitabhängige und stationäre Mehrkörperdynamikanalysen sowie Eigenfrequenz- und Frequenzbereichsanalysen auszuführen. Den Gelenken können lineare Federn/Drehfedern mit Dämpfungseigenschaften, Kräfte und Momente sowie vorgeschriebene Bewegungen als Zeitfunktion zugewiesen werden. Folgende Analyse- und Nachbearbeitungsfunktionen sind verfügbar:

  • Relative Verschiebung/Rotation zwischen zwei Bauteilen und deren Geschwindigkeiten
  • Reaktionskräfte und -momente an einem Gelenk
  • Lokale und globale Koordinatensysteme als Bezugssystem
  • Spannungen und Verformungen in flexiblen Körpern
  • Ermüdungsanalyse wichtiger flexibler Körper in Kombination mit dem Fatigue Module

Der Bewegungsspielraum zwischen verschiedenen Bauteilen kann durch andere Objekte oder deren Funktionen eingeschränkt werden Es ist möglich, die relative Bewegung von Gelenken zueinander einzuschränken oder zu blockieren, um selbst komplexe Systeme vollständig zu definieren und zu modellieren. Auf dem Gebiet der Robotik beispielsweise kann die relative Bewegung zwischen zwei Armen mit einer vordefinierten Zeitfunktion festgelegt werden. Gelenke können außerdem mit Federn versehen sein. Auch entsprechende Dämpfungsfaktoren werden im Multibody Dynamics Module berücksichtigt.

Keeping Cool: SRON Develops Thermal Calibration System for Deep-Space Telescope

Gear Train Modeling

Helical Gear Pair

Three Cylinder Reciprocating Engine

Vibration in an Induction Motor

Differential Gear Mechanism

Assembly with a Hinge Joint

Helicopter Swashplate Mechanism

Dynamics of Double Pendulum

Shift into gear

Spring Loaded Centrifugal Governor