第6章-虚拟制造技术知识 先进制造技术知识课件.ppt

2）约束（Constrain) 理想约束（ideal）：大部分实际约束 虚约束（peimitive）：理想约束无法描述 高副（curve-point、curve－curve）：点－线、线－线 运动激励（generation）：运动驱动 Constrain 四、虚拟样机技术的理论基础 3）力(Force ) 外加力（applied ）：如 Gforce、Sforce 柔性连接（flexible connection）：如 spring 特殊力（special force）：如重力、空气动力、液压力、分布载荷 接触力（contact force）：如碰撞力 Force 四、虚拟样机技术的理论基础 4）自由度（DOF－degree of freedom） DOF = 6×(构件总数－1）－约束总数 DOF＝0 ：运动学问题 DOF0 ：动力学问题 DOF0 ：过约束，超静定问题 DOF 四、虚拟样机技术的理论基础 5）自定义的各种微分－代数方程 （Algebraic and Differential Equation ） 2. 动力学分析 四、虚拟样机技术的理论基础 1）广义坐标的选取 ADAMS用刚体的质心坐标和反映刚体方位的欧拉角作为广义坐标： 四、虚拟样机技术的理论基础 2）动力学方程的建立 对于每个刚体，ADAMS列出的是6个广义坐标带乘子的拉格朗日方程及相应的约束方程： 完整约束方程： 非完整约束方程： 四、虚拟样机技术的理论基础 把前面三式写成更一般的形式为： 如果定义系统的状态矢量 则可写成单一的矩阵方程： 四、虚拟样机技术的理论基础 3）动力学方程的数值求解 ADAMS采用的数值积分算法主要有： GSTIFF－Gear算法，变阶、变步长、刚性 WSTIFF－变阶、变步长、刚性 BDF－Backward Differentiation Formulation，变阶、变步长 DSTIFF－DASSL算法、非刚性 ABAM－Adams-Bashforth-Adams-Moulton算法，非刚性 RKF45－Runge-Kutta-Fehlberg(4,5)算法、非刚性 四、虚拟样机技术的理论基础 ① 微分-代数方程的求解算法 用GEAR预估校正算法可以有效地求解式 首先，根据当前时刻的系统状态矢量，用泰勒级数预估下一时刻系统的状态矢量值： 其中，时间步长 四、虚拟样机技术的理论基础 这种预估算法得到的新时刻的系统状态矢量值通常不准确，上式的右边项不等于0，可以由Gear k+1阶积分求解程序（或其它向后差分积分程序）来校正。 为 在 时的近似值 为Gear积分程序的系数值。 和 整理上式得： 四、虚拟样机技术的理论基础 将式 在 展开 得到： ②几何模型简单 ③ 采用树状结构表示，最上面的结点对应着被建模的物体。 4、实体建模 ⑤ 推演耗时、困难。 ④ CSG 数据结构可以方便地转换成其它的数据结构，反之则很难。 CSG法与BRep法的主要区别： CSG法强调的是记录各体素进入拼合时的原始状态，而BRep法则强调记录拼合后的结果。 4、实体建模 3）混合模式(Hybrid Model) 混合模式由两种不同的数据结构组成，可以相互补充。 常用CSG法与边界法混合使用。 在原来CSG 树的结点上再扩充一级边界数据结构，以便达到实现快速图形显示的目的。 4、实体建模 1、 特征（Feature）的定义 特征就是一组具有确定约束关系的几何实体，它同时包含某种特定的语义信息。 产品特征＝形状特征＋工程语义信息 几何拓扑信息 包含设计制造过程的非几何信息 综合概念 二、计算机特征建模技术 因此，这种定义强调了特征的工程语义信息，既能表达设计人员设计意图，又具有相应的制造加工信息，因此特征建模技术成为CAD／CAM集成的核心技术。 特征模型是建立在实体模型基础上，在已有几何信息上附加了诸如形位公差、尺寸公差、表面粗糙度、材料性能等制造信息。 二、计算机特征建模技术 “特征”概念的理解: 特征不是完整的零件，也不是体素，只是某个或某几个加工表面。 特征的分类与该表面加工工艺规程密切相关。 如：小直径孔和大直径孔的加工方式不一样，因此应定义为两个不同的特征。 二、计算机特征建模技术 根据复杂程度，持征可分为： 基本特征 组合特征 复合特征 二、计算机特征建模技术 2、特征的分类 基本特征 形状特征 精度特征 装配特征 分析特征 材料特征 形位公差、尺寸公差、表面光洁度等非几何信息。 规定了材料类型、强度、延展性、热导性等特性。 包括装配