ADAMS 軟件理論基礎(chǔ)(理解一下Floating_Marker)

(一)、ADAMS 建模坐標(biāo)系統(tǒng)
在 ADAMS 軟件中,三種坐標(biāo)定義方式被系統(tǒng)所提供:
①地面坐標(biāo)系(Ground Coordinate System)即絕對坐標(biāo)系,它被固定在地面(Ground Part)上。ADAMS中所有剛(柔)體部件均以地面坐標(biāo)系為參照來確定自身的位置和方向。
②局部坐標(biāo)系(Local Part Reference Franme,LPRF)局部參考坐標(biāo)系存在于每個部件中-LPRF,其位置和方位相對于絕對坐標(biāo)系(即地面)來定義,并隨部件一起運(yùn)動。
③標(biāo)記系統(tǒng)(Marker)在各個部件中,共擁有兩類獨(dú)有坐標(biāo)系統(tǒng):一種是固定標(biāo)記(FixedMarker)――固結(jié)于部件上并隨其一起運(yùn)動。相對于LPRF來定義,固定標(biāo)記的位置和方向并不隨時(shí)間變化而變化,一般用于定義部件的圖形邊界、質(zhì)心、作用力和約束;另一種是浮動標(biāo)記(FloatingMarker)――約束和一些力在ADAMS中通過它來確定作用力,其位置和方向?yàn)樽詣訕?biāo)明。
(二)、ADAMS 軟件中系統(tǒng)自由度計(jì)算
在 ADAMS 建模系統(tǒng)中,既有一般約束庫,又有基礎(chǔ)約束庫。其中,機(jī)械系統(tǒng)常見的約束被包含在一般約束庫中,如轉(zhuǎn)動副、移動副、固定副等等;基礎(chǔ)約束庫則是一些抽象的約束。
在 ADAMS 軟件中,對機(jī)構(gòu)屬運(yùn)動學(xué)分析或是動力學(xué)分析的類型,由機(jī)構(gòu)的自由度決定。(ADAMS 無法計(jì)算超靜定問題,故忽略機(jī)構(gòu)自由度小于 0 的情況)。
若 DOF=0,對機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動學(xué)分析。此時(shí),只需考慮系統(tǒng)的運(yùn)動規(guī)律,而不需考慮產(chǎn)生運(yùn)動的外力。在運(yùn)動學(xué)分析中,當(dāng)確定某些構(gòu)件的運(yùn)動狀態(tài)后,其余構(gòu)件的位移、速度和加速度隨時(shí)間變化的規(guī)律,是通過機(jī)構(gòu)內(nèi)部件間的約束關(guān)系來確定,并不是由牛頓定律確定,而在計(jì)算時(shí),則是依據(jù)位移的非線性代數(shù)方程、加速度以及速度的線性代數(shù)方程迭代。
若 DOF>0,對機(jī)構(gòu)進(jìn)行動力學(xué)分析。此時(shí),因保守力和非保守力共同作用而引起機(jī)構(gòu)運(yùn)動,構(gòu)件運(yùn)動需滿足約束要求和給定的運(yùn)動規(guī)律,即包括靜力學(xué)分析、準(zhǔn)靜力分析和瞬態(tài)動力學(xué)分析。機(jī)構(gòu)運(yùn)動中的拉格朗日乘子微分方程、約束方程二者組成的方程組,即構(gòu)成動力學(xué)的運(yùn)動方程。
(三)、ADAMS 的算法
在ADAMS里,面對運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)分析中的一系列非線性方程,可以采用修正后的Newton-Raphson迭代算法來迅速準(zhǔn)確地求解[26]。根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)的特性,針對動力學(xué)微分方程選擇不同的積分算法:對剛性系統(tǒng),可采用變系數(shù)的BDF(Backwards Differentiation Formulation)剛性積分程序,它屬于自動變階與變步長的預(yù)估校正法(PECE,Predict-Evaluate-Correct-Evaluate)在積分的每一步均采用修正的Newton-Raphson迭代算法;對高頻系統(tǒng)(High-Frequencies),可采用坐標(biāo)分配法(Coordinate-Partitoned Equation)和(ADAMS-Bashforth-ADAMS-Moulton)方法。