khả năng ứng dụng thực tế của phần mềm visualnastran desktop trong việc mô phỏng chuyển động của các chi tiết máy

ThanhTâm-Lớp CDT2 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM: VISUALNASTRAN DESKTOP GIỚI THIỆU: Đối với những người thiết kế trong các lónh vực thiết bò công nghiệp, Thiết bò cho xây dựng, Thể thao hay giải trí, Thiết bò y tế, Chi tiết động cơ máy,Sản phẩm tiêu dùng…thì có lẻ quan tâm hàng đầu của họ là muốn biết sản phẩm của mình vận hành như thế nào trong điều kiện thực tế. Như vậy nhu cầu về một phần mềm có thể mô phỏng thật nhất hoạt động của các thiết bò cơ khí là một nhu cầu có thực, có khá nhiều phần mềm có khả năng thực hiện các chức năng mô phỏng, tuy nhiên đáng quan tâm hơn cả là phần mềm VISUALNASTRAN DESKTOP của hãng MSC.Working Knowledge. Một phần mềm kết hợp kỹ thuật sáng tạo, quan sát và mô phỏng trên môi trường CAD. VisualNastran Desktop kết hợp mô phỏng chuyển động tiên tiên tiến và kỹ thuật phân tích phần tử hữu hạn tinh vi nhưng lại rất dễ dàng sử dụng. VisualNastran Desktop bao gồm 5 modul: visualNastran View, visualNastran Studio, visualNastran Motion, visualNastran Desktop FEA và visualNastran 4D (hay VisualNastran Desktop-vN4D, WorkkingModel3D). KHẢ NĂNG KẾT HP VÀ KHẢ NĂNG THỰC HIỆN: * vN4D kết hợp hoàn toàn giao diện tổng hợp với phiên bản mới nhất của Autodesk InventorTM và Mechanical Desktop®. Với vN4D, người sử dụng có thể tối ưu những thanh công cụ và lệnh của vN4D để thực hiện những chức năng như trong hệ thống CAD. Kó thuật Automatic Constraint MappingTM (ACM) chuyển đổi những chi tiết, bản vẽ lắp và thông tin ràng buộc lắp ráp trong CAD Hình dáng từ mỗi hệ thống CAD ảo có thể được truy cập sử dụng những tiêu chuẩn: ACIS (SAT), Parasolid (x_t), STEP (AP203), IGES, STL. Hình dáng chuyển từ CAD sang vN4D hoàn chỉnh và sau đó phủ lưới tính ứng suất giữa các chi tiết. Như vậy có thể thấy ta có hai khả năng kết hợp trong vN4D, cách thứ nhất là sử dụng các file mô hình 3D chuẩn, cách này có thể tiến hành đối với tất cả các phần mềm thiết kế 3D tuy nhiên lại có nhược điểm là sẽ khó khăn khi tiến hành lắp đặt các khớp( sẽ được trình bày ở phần sau) và cách thứ hai ứng dụng cho các phần mềm Pro-E, Solid Edge, SolidWork và Mechanical Desktop là hình thức liên kết trực tuyến, các ví dụ ứng dụng trong báo cáo này đều sử dụng cách này. Một khả năng to lớn khác của vN4D la kết hợp với trình Simulink, Phần mềm phổ biến Simulink từ hãng MathWorks, nhà chế tạo MATLAB®, tích hợp dễ dàng với vN4D. Một phần được tạo trước (vNPlant) có thể được thêm vào Simulink để đại diện cho hệ thống cơ khí trong vN4D, cho phép mô phỏng hệ thống lớn,gồm cả thuỷ lực, điện tử và điều khiển. Sau đây là một trong những khả năng của vN4D: MÔ PHỎNG CHUYỂN ĐỘNG VỚI ĐỘ CHÍNH XÁC CAO: chương trình có khả năng mô phỏng tất cả các loại chuyển động từ đơn giản đến phức tạp với độ chính xác và tính chân thật cao nhất. XUẤT CÁC THAM SỐ ĐO LƯỜNG Vò trí, vận tốc thẳng & vận tốc gốc và gia tốc. Ràng buộc ứng suất, chiều dài, vò trí, lực và moment. Lực ma sát, sự va chạm. Tìm ra sự đối lập và khoảng cách gần nhất giữa các chi tiết. ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG Các động cơ và cơ cấu chấp hành. Lực tậo trung, moment, lực phân bố, ứng suất. Bản thông số đầu vào, con trượt, điều khiển Simulink. FEA Ứng suất, sức căng, độ võng, độ dao động, đàn hồi. Sự truyền nhiệt, H adaptive. Kết quả FEA & vùng an toàn. RÀNG BUỘC Điểm cố đònh, quay tròn, hình cầu và rãnh. Tay đòn, dây thừng, lò xo, bánh răng và dây đai. Ống lót và đặc điểm chung. Ràng buộc thích hợp trên các bề mặt cho việc tính FEA. TÍCH HP PHÂN TÍCH CHUYỂN ĐỘNG & ỨNG SUẤT Đổi lực tập trung thành lực phân bố. Chuyển thông tin quán tính cho việc tính toán ứng suất của chi tiết. Tính toán ứng suất tại mỗi bước. Tận dụng kó thuật phân tích phần tử để giải quyết những ràng buộc lắp ráp dư thừa. GHI CHÚ THÍCH & KÍCH THƯỚC Chữ và dòng chú thích, véc tơ. Khoảng cách và kích thước bán kính. KHẢ NĂNG TRÌNH DIỄN Tích hợp liên tục với sự mô phỏng vật lý. Thể hiện kết quả mô phỏng ứng suất. "Auto-Explode" cho sự thể hiện những lắp ráp phân rã. Tô bóng, render bề mặt. File video AVI. XUẤT Dữ liệu hệ MÉT từ sự mô phỏng trong phần mềm MS Excel. File hình ảnh JPEG, TIFF và BMP. File MSC.Nastran (DAT) File VRML & HTML cho sự phân bố mô phỏng trên web. Một khả năng đặc biệt nữa của chương trình là khả năng lập trình điều khiển chuyển động của các đối tượng. III. GIAO DIỆN CHƯƠNG TRÌNH VÀ CÁC VÍ DỤ ỨNG DỤNG: 1. Giao diện: Cũng giống như các chương trình trong Window khác, vN4D cũng có thanh công cụ chuẩn. Sketch toolbar: thanh công cụ dùng vẽ các vật thể cơ bản như box, sphere, cylinder, extrude… View Toolbar thực hiện các tác vụ zoom,pan, rotate Object list thể hiện danh sách các body, constraint, coord có trong ứng dụng. Properties list chứa danh sách các đặc tính của đối tượng được chọn Playback Control sử dụng tiến hành việcthực thi, ngừng… hoạt động mô phỏng. Studio View Toolbar : các công cụ hỗ trợ khả năng quan sát toggle wireframe, toggle isometric… Render toolbar: các công cụ xuất các file hình, film… Markup toolbar là công cụ dùng chèn các chú thích cho ứng dụng. ……………………………………………………………………………………………………… 2. Các thành phần cơ bản nhất trong một ứng dụng : Mọi ứng dụng đều được xây dựng 3 thành phần cơ bản là : các khối vật thể (body), khớp ( constraint) và mặt liên kết (coord), chúng liên kêt nhau tạo thành một hệ thống hoàn chỉnh, sơ đồ liên kết giữa chúng được mô tả như hình dưới: Liên kết các vật thể Hoặc: Liên kết vật thể với nền * Body: là các mô hình 3D được vẽ ngay trong chương trình hoặc trong các phần mềm CAD khác, được đóng gói dưới dạng các file chuẩn và được xuất sang vN4D: Các mô hình 3D được vẽ bằng Pro-E * Constraint: là hệ thống các khớp liên kết và các cơ cấu tác động. Ngoài các khớp như khớp cứng, xoay, trượt, cầu, xoay trượt…constraint còn bao gồm : động cơ, cơ cấu tác động linear Actuator, thanh nối, day nối, lò xo thẳng, lò xo xoắn, brushing… Các constraint * Coord: là các mặt phẳng đònh vò khi tiến hành nối các body bằng constraint, vò trí và hướng của các coord quyết đònh vò trí và hướng liên kết, vì vậy cần đònh vò thật chính xác các coord để có thể mô phỏng chính xác. 3. Khảo sát một số ví dụ về khả năng mô phỏng, FEA và điều khiển : a. Mô phỏng hoạt động một Piston: ví dụ này mô phỏng cách hoạt động của một piston được vẽ bằng Pro-E, phân tích FEA cho thanh truyền, trả ra một số thông số cần thiết: -Trước hết tiến hành vẽ các mô hình( body) bằng phần mềm Pro-E, các body gồm các part như hình dưới đây và một số chi tiết phụ khác: Đầu piston Thanh truyền Hai nữa tay quay Chốt Piston Sau khi vẽ các chi tiết (part) tiến hành lấp ráp và cuối cùng được một mô hình duy nhất mà ta đặt tên là Piston.asm. - Trong menu chính của Pro-E, click vào visualNastran như hình dưới : Tiếp tục click vào connect để kết nối với vN4D nếu không có điều chỉnh gì nữa, menu để connect như hình dưới: Sau khi connect vào vN4D, chương trình tự động đặt các khớp vào những vò trí ghép nối thích hợp, mô hình lúc này trông như hình dưới đây: Các khối màu xanh chính là các constraint được chương trình tự động thêm vào, do đó sẽ có một vài constraint không phù hợp với ý muốn của người sử dụng, để biết chắc chắn constraint nào là phù hợp hay không, ta sử dụng công cụ Constraint Navigator trong menu Tool Sử dụng buttom next kết hợp các công cụ move, rotate để kiểm tra các constraint và thay thế chúng nếu không phù hợp bằng cách double click vào [...]... biế n dạ n g cá c dầ m console: Ngoài khả nă n g mô phỏ n g chuyể n độ n g, vN4D cò n có khả nă n g mô phỏ n g ứ n g suấ t tónh Xét một ví dụ một dầ m đượ c về trong Mechanical Desktop, đượ c đặt cá c rà n g buột, lực tác dụ n g và tiến hà n h phâ n tích FEA tónh, kết quả trướ c và sau phâ n tích như sau: c Ví dụ về khả nă n g điề u khiể n : vN4D hỗ trợ 2 khả nă n g lập trình điề u khiể n đó là điề u... dẫ n trong bả n g, hình ả n h về hoạ t độ n g củ a robot như sau: Mô hình robot gắ p đặ t sả n phẩ m Một trong cá c bả n g điề u khiể n hoạ t độ n g củ a cá c xylanh Một trong nhữ n g ví dụ quan trọ n g củ a chương trình là khả nă n g vậ n dụ n g để giải cá c bài toá n độ n g họ c ngượ c Ví dụ xâ y dự n g mô hình một robot Scara ba bậ c tự do, sau khi gắ n cá c khớ p phù hợ p tiến hà n h cho mô phỏ... thô n g số chuyể n độ n g cầ n thiết cá c tất cả cá c khớ p cò n lại KẾ T LUẬ N VỀ KHẢ NĂ N G Ứ N G DỤ N G THỰ C TẾ CỦ A PHẦ N MỀ M : Qua việ c khả o sát một vài ví dụ , có thể nhậ n thấ y khả nă n g ứ n g dụ n g thự c tế cá c phầ n mề m là rất cao, đâ y thật sự là một phầ n mề m hữ u ích cho cá c nhà thiết kế nhấ t là trong lónh vự c cơ khí Phầ n mề m sẽ giú p cho cá c nhà thiết kế có thể cho chạ y... t trong ô formulas củ a output, mỗi output có 4 ô formulas Đặ c biệt cá c đại lượ n g trong cá c output có thể đượ c truy xuấ t bởi bất kỳ đối tượ n g nà o vì vậ y cá c output cò n đượ c sử dụ n g làm cá c sub-function trong việ c lập trình điề u khiể n củ a phầ n mề m Cử a sổ output dạ n g số , dạ n g graph và formulas củ a nó b Mô phỏ n g ứ n g suấ t và biế n dạ n g cá c dầ m console: Ngoài khả. .. vẫ n cò n “nằ m trê n giấ y ”, điề u nà y giú p họ kiệ p thời phá t hiệ n nhữ n g sai sót trong thiết kế trướ c khi đưa và o sả n xuất Với khả nă n g truy xuấ t trự c tiếp, dễ dà n g với cá c bả n g tính Excel, có thể sử dụ n g phầ n mề m để giá m sát cá c quá trình thự c Với việ c hỗ trợ cá c camera, light và khả nă n g xuấ t sang cá c file video nê n có thể sử dụ n g cho mụ c đích trình diễ n … ThanhTâ... and(coord[9].r.x>-180 * 3.14159/180,coord[9].r.x . hoạt động của các thiết bò cơ khí là một nhu cầu có thực, có khá nhiều phần mềm có khả năng thực hiện các chức năng mô phỏng, tuy nhiên đáng quan tâm hơn cả là phần mềm VISUALNASTRAN DESKTOP của. sub-function trong việc lập trình điều khiển của phần mềm. Cửa sổ output dạng số, dạng graph và formulas của nó. b. Mô phỏng ứng suất và biến dạng các dầm console: Ngoài khả năng mô phỏng chuyển động, . đặt các khớp( sẽ được trình bày ở phần sau) và cách thứ hai ứng dụng cho các phần mềm Pro-E, Solid Edge, SolidWork và Mechanical Desktop là hình thức liên kết trực tuyến, các ví dụ ứng dụng trong