1. 概述
在实际生活中有大量的绳索类传动运动形式。绳索类部件看似简单,但是用计算机软件对其模拟时却存在较大障碍。以钢丝绳为例,通常都是通过细长的钢丝螺旋缠绕在一起形成,在工作时当施加拉力载荷于其上,除了材料自身的拉力作用外,各个钢丝之间的外表面还有摩擦力的作用;并且在模拟钢丝绳的变形状态时,如弯转,缠绕等,往往使用离散元的思想,将整条钢丝绳离散成多个小段,各个小段之间再定义约束或柔性连接,这确实是一种较为现实的方法,但若用户手动完成往往又需要较多的时间。为此MSC推出Adams/Cable模块,方便用户使用,提高建模效率,能实现对绳索类动力学问题的精确模拟。
2. ADAMS/Cable模块介绍
Adams/Cable是Adams的插件式模块,其主要功能就是满足用户对绳索类问题的快速建模与精确求解,模拟的对象包括各种钢丝绳,传送带,胶片等传动装置,并且具有对各种滑轮机构的建模功能。
图1 ADAMS/Cable模块菜单
Cable模块有Anchor、Pulley、Roller的建模对话框,用户输入参数即可快速生成模型。 通过定义Anchor可确定绳索是开环或闭环。
图2 Anchor建模对话框
图3 Pulley的定义窗口和对应的几何图形
使用Wrap_cable_or_belt命令,在弹出的对话框中输入参数,可快速生成Cable、Belt/Film模型。ADAMS/Cable提供两种生成方式: Coupler类型不考虑绳索的质量和惯量,这种类型绳索没有晃荡姿态的模拟;Guide类型使用离散思想,将绳索离散成多个小单元,使用约束和力元进行关联,根据定义的拓扑选项最小化系统自由度,并且需要根据滑轮直径设置单元尺寸,这时是考虑质量的,因此可以方便地模拟出绳索晃荡姿态,并且还可模拟出绳索和滑轮的接触力效果。
图4 Wrap_cable_or_belt对话框
(1)Coupler类型 (2)Guide类型
图5两种类型的绳索模型
3. 应用案例
(1)通过Cable模块建立Guide类型的绳索滑轮机构,不仅能模拟出绳索与滑轮之间的接触力,还能仿真其中一个滑轮的动态扭动,模拟更加真实的工作过程。
图6 绳索滑轮机构
(2)使用Adams/Cable模拟吊装设备的工作过程,可以方便地模拟出绳索在工作过程中的晃荡现象。
图7 吊装设备仿真
4. 结束语
Adams/Cable是专门为绳索类问题服务的动力学仿真解决方案,能快速地帮助用户建立包含绳索系统的仿真模型,并能仿真出精确的结果。另外,Adams/Cable还可以和Adams其他功能模块一同使用,实现更为复杂的仿真分析。