ứng dụng working model

ứng dụng working model

Nghiên cứu khoa học sinh viên 2009 Ứng dụng Working Model

LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời gian gần đây, việc mô phỏng hoạt động của các máy chuyển động nóichung và các máy trong xây dựng nói riêng đã trở thành một vấn đề cấp thiết trong antoàn cũng như vấn đề kinh tế Mục đích của việc mô phỏng là đưa ra mô hình làm việcgần đúng với thực tế nhất để từ đó đánh giá tình trạng làm việc của máy và các trạng tháilàm việc nguy hiểm

Đã có nhiều phần mềm mô phỏng hỗ trợ các thí nghiệm như Catia, Visual Nastran,Matlab, Iventor professional….nhưng việc sử dụng các phần mềm này vào mô phỏng đòihỏi người thiết kế phải có kỉ năng và một trong số các phần mềm đó là Working Model.Working Model không đòi hỏi nhiều người sử dụng nhiều về kỉ năng này Qua thực tế sửdụng cho thấy, phần mềm này có khả năng đáp ứng đầy đủ các tính năng cần thiết củamột bộ phần mềm mô phỏng Working Model được dùng để mô phỏng phân tích các kếtcấu tĩnh hoặc có thể phân tích động lực học cho các hệ thống của máy khi làm việc.Trong các thử nghiệm ảo để tính toán thiết kế đưa ra được mô hình thực tế áp dụng vàođời sống thì các phần mềm là rất cần thiết Working Model còn cho phép ta xem ảnh hoạtnghiệm của chúng, chính điều này cho ta quan sát một cách trực quan quỹ đạo chuyểnđộng của vật… Còn nhiều tính năng mạnh nữa nếu ta nghiên cứu sâu về Working Model.Trong quá trình nghiên cứu đề tài không thể tránh được những thiéu xót vì vậy emkính mong các thầy cô giáo bổ sung cho đề tài để có thể tiến xa hơn

Em cũng xin chân thành cảm ơn thầy giáo KS.Phạm Trọng Hòa, người đã trực tiếphướng dẫn và giúp đỡ em rất nhiều để hoàn thành đề tài

Hà nội, ngày 21 tháng 04 năm 2009 Sinh viên thực hiện

Dương Mạnh Hùng

GIỚI THIỆU PHẦN MỀM WORKING MODEL

I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ WORKING MODEL

1 Giới thiệu chung.

Working model là một trong những mô phỏng với những công cụ hỗ trợ mạnh mẽcho phép người sử dụng xây dựng và phân tích động lực học, động học cơ hệ nhanh trong

và hiệu quả nhất trên máy tính Ngoài ra nó còn cung cấp cônng cụ cho kiểm tra-thiết kiểm tra thiết kê mô hình khi tạo mẫu hay thiết kế ra mô hình mới

kê-Chính vì vậy mô phỏng ngày càng được ứng dụng nhiều trong sản xuất cũng nhưtrong nghiên cứu và học tập vì:

 Hệ thống máy tính mang lại sự an toàn và hiệu quả cao hơn so với thựcnghiệm

 Nắm bắt khái niệm chung, chủ động và linh hoạt khi áp dụng vào thực tếlàm việc

 Dự đóan và phân tích các hiện tượng xảy ra trong khi làm việc

Working model là một trong những phần mềm chuyên dụng để mô phỏng có nhiềutính năng phù hợp, được dùng để mô phỏng cơ hệ, động học, động lực học và cơ hệ Vàđược ứng dụng nhiều trong công nghiệp, ngoài ra còn ứng dụng trong giảng dạy đại học ,

mô phỏng các hiện tượng vật lý, cơ học cho hoc sinh, sinh viên

Tính năng nổi bật của Working model là:

 Giảm chi phí tạo mẫu sản phẩm

 Thực hiện quá trình “thực thi - phân tích - hiệu chỉnh”

 Tạo tính chủ động khi mô phỏng nhìn nhận các hiện tượng thực tế trong các điều kiện khác nhau

Nghiên cứu khoa học sinh viên 2009 Ứng dụng Working Model

 Phân tích kết cấ tĩnh và cho biết biểu đồ nội lực

 Có thể soạn thảo mô hình bằng ngôn ngữ Basic dưới dạng file script

 Tạo ảnh động, phim ngắn avi, đồ thị cho việc trình diễn

2 Cách cài đặt Working model.

Khi đã có phiên bản 2D của Working Model thì tiến hành cài đặt như sau:

 Bước 1: Vào thư mục chứa phần mềm, nhấp đúp vào file wmdemo

 Bước 2: Thông báo tên Welcom, nhấp Next để tiếp tục

 Bước 3: Hộp thoại Registration hỏi thông báo nhập thông tin người sửdụng và mã số cài đặt Nhập số Serial: H840I12635, nhấp Next

 Bước 4: Hộp thoại Registration Confirmation yêu cầu người sử dụngkhẳng định các thông tin đăng nhập trước đó

Nghiên cứu khoa học sinh viên 2009 Ứng dụng Working Model

 Bước 5: Cửa sổ Choose Folder cho phép ta thay đổi địa chỉ cài đặt, địachỉ mặc định là C:\Program File\Working Model Nếu không cần thay đổichọn OK

Lúc này chương trình bắt đầu cài đặt vào máy tính của bạn như đã khai báo

Quá trình cài đặt kết thúc được thông báo bằng hộp thoại Setup Complete, bâmFinish để kết thúc cài đặt.

Nghiên cứu khoa học sinh viên 2009 Ứng dụng Working Model

Lúc này người sử dụng có thể bắt đầu làm quen với Working Model và sử dụng cáctính năng tuyệt vời của Working Model

3 MÔI TRƯỜNG LÀM VIỆC CỦA WORKING MODEL

Sau khi đăng nhập vào Working model màn hình làm việc như sau:

Màn hinh gồm các thanh công cụ như File, Edit, World, View, Object… và cácphần tử trong thư viện Với màn hình làm việc của Working model sáng sủa và rộng tạocảm giác thoải mãi khi làm việc

3.1 GIỚI THIỆU VỀ CÁC THANH CÔNG CỤ

3.1.1 File

 New: tạo một mô hình mới

 Save as : lưu bài vào thư mục riêng.

 Print: in bài mô phỏng

 Import: liên kết với các software khác

 Export: xuất bản mô phỏng ra các định dạng khác nhau

 Exit : thoát khỏi môi trường làm việc

3.1.2 Edit

Nghiên cứu khoa học sinh viên 2009 Ứng dụng Working Model

 Undo: hủy lệnh vừa thực thi

 Cut & delete : lệnh cắt và xóa các phần theo ý muốn

 Copy & paste : lệnh sao và dán

 Select all : chọn tất cả các đối tượng

 Duplicate : lệnh sao các đa giác giống nhau

 Reshape : lệnh tinh chỉnh các đa giác và hình đã thể hiện

 Player mode: lệnh giấu các chi tiết trong thư viện trong thư viện

3.1.3 World

 Gravity : trọng lượng

 Air resistance : tải trọng gió

 Electrostatic : tĩnh điện

 Force field : tải trọng phân bố

 Run: Chạy mô hình mô phỏng

 Reset : khởi động lại ban đầu để cho phép chỉnh sửa

 Skip frame: số bước làm việc cùng lúc

 Tracking : Số hình ảnh của mô hình để lại khi mô phỏng, nghĩa là số vệt của mô hình lưu lại khi Run Khi để là Every 2 frames khi Run sẽ có hình ảnhnhư sau:

Càng tăng số Frame thì mật độ sẽ càng dày

 AutoEraser track : tự động xóa vết

 Erase Track : xoá các vết vừa thực thi

 Accuracy : thiết lập chế độ chạy chương trình

Nghiên cứu khoa học sinh viên 2009 Ứng dụng Working Model

Có 3 chế độ để thiết lập chạy chương trình đó là Fast (nhanh), Accurate( chính xác)

và Custom ( cài đặt theo ý người mô phỏng) Và ở đây có hai bước cài đặt khi gỉai và tínhtoán kết quả tính toán :

 Animation Step : cái đặt thời gian cho một bước mô phỏng, có nghĩa là ta cài đặt bao nhiêu thời gian cho một bước mô phỏng

 Integrator Error : lỗi khi lấy tích phân

Working Model đưa ra hai phương pháp để tính toán đó là:

 Euler : đây là phương pháp tính tóan và lấy tích phân, phương pháp mang tính ước lương và không chính xác nhưng mang lại kết quả tính toán nhanh

 Kutta-Merson : là phương pháp tính toán chính xác và gần với thực tế.Còn các lựa chọn khác nhưu Assembly error, overlap error, significant digits ta lựa chọn Auto

 Pause control: thiết lập chế độ dừng chạy mô hình

Để thiết lập chế độ khi nào mô hình dừng hoạt động ta có 2 phương pháp điều khiển là :

 Frame() > 200 : khi đó thanh Scrool Bar sẽ chạy đến giá trị là 201 tự động

mô hình sẽ không chạy nữa và dừng lại, khi đó tính tổng vết mà mô hình để lại là 201

 Time > 1.0 : nghĩa là mô hình sẽ dừng lại khi Run sau 1.0 ( s )

Do những thiết lập từ trước nên những tính tóan số frames hay time sẽ không chính xác như ta thiết lập nó cũng mang tính tướng đối gần đúng

 Preference : Các lựa chọn khác

Nghiên cứu khoa học sinh viên 2009 Ứng dụng Working Model

Đây là những cài đặt và thiết lập cho mô theo ý người mô phỏng

3.1.4 View

 Workspce : thiết lập nên làm việc : tọa độ, thanh công cụ, thanh di chuyển.

 Numbers and units :(units) chọn đơn vị chuẩn và (numbers) làm tròn sau dấu phẩy

3.1.5 Object

 Join : liên kết các phần tử lại với nhau

 Split : tách liên kết các phần tử

 Font : dùng để viết text

 Convert objects : chuyển các vật thể thành đá giác, đoạn thẳng hay thành các rãnh trượt

3.1.6 Define

Nghiên cứu khoa học sinh viên 2009 Ứng dụng Working Model

 Vectors : gắn mũi tên vector cho các phần tử như : vận tốc, gia tốc, lực, vị trí … biểu thị cho mô hình khi mô phỏng

 Vectors Display: Xác lập màu, độ dài,hình dáng và hướng cho các vectors

 Vectors Lengths : xác lập chiều dài cho vectors

 New button: đưa ra màn hình một thanh công cụ có thể truy xuất nhanh khi

ta click chuột vào button đó

 New control : lệnh điều khiển mà người dùng muốn điều khiển, mỗi một chi tiết khác nhau sẽ có những phương pháp điều khiển khác nhau Nếu ta muốn điều khiển Actuator có thể điều khiển theo Force, Length, Velocity, Acceration và các phần tử khác cũng vậy

3.1.7 Measure

Thanh công cụ này dùng để đánh gía phân tích các kết quả của mô hình ma ta mô phỏng, trong thanh công cụ này ta có thể biết được vị trí, vận tốc, lưc… của các phần tử trong mô phỏng mà ta đang làm

3.1.8 Script

Đây là một trong những phần mềm mã mở, ta có thể lập trình và thiết lập các

chế độ làm việc và điều khiển của mô hình thông qua ngôn ngữ lập trình

Nghiên cứu khoa học sinh viên 2009 Ứng dụng Working Model

3.1.9 Window

 Properties: ở đây ta có thể hiển thị và thay đổi các đặc tính của phần tử

Mỗi một chi tiết khác nhau thì có một Prperties khác nhau, dùng để định dạng chi

Một Polygon thì được xác định bằng những giá trị như sau:

 x, y, i : xác định vị trí của Polygon đó trong hệ tọa độ

 Vx, Vy, Vi : Vận tốc cũng Polygon trong hệ tọa độ

 Material : là vật liệu làm Polygon đó

 Mass : khối lượng của Polygon

 Stat.fric : là hệ số ma sát tĩnh

 Kin.fric : là hệ số mà sát động

 Elastic : hệ số đàn hồi của Polygon

 Charge : điện tích của Polygon

 Density : là mật độ khối lượng trên một đơn vị diện tích

 Planar, sphere, shell, 3D : hình dạng của Polygon là phẳng, cầu,

Nghiên cứu khoa học sinh viên 2009 Ứng dụng Working Model

3.2 THƯ VIỆN CHI TIẾT

3.2.1 Công cụ để vẽ và liên kết.

Body Toolbar dùng để vẽ các hình dạng đối tượng đơn giản.

Công cụ Anchor dùng để khóa chuyển động của vật thể.

Join toolbar dùng để liên kết 2 phần tử với nhau

Split toolbar dùng để tách rời 2 phần

tử liên kết.

Tạo phần tử rãnh trượt cong khéo kín

Tạo phần tử rãnh trượt dọc

Lò xo xoắn

Liên kết dây

Tạo khe hở

Tạo cơ cấu chấp hành

Giảm chấn thẳng

Lò xo thẳng

Tạo động cơ Bánh răng Giảm chấn xoắn

Nghiên cứu khoa học sinh viên 2009 Ứng dụng Working Model

4 MỘT SỐ CHỨC NĂNG CƠ BẢN CỦA WORKING MODEL

4.1 Vẽ khối rơi tự do

 Tìm tới phần tử Rectangle bên trái và chuyển sang môi trường mô phỏng

 Vẽ một hình chữ nhật kéo dài và sau đó Run

 Mô hình sẽ rơi tụ do

Tạo liên kết cứng giữa hai vật đặt chồng lên nhau

Tạo liên kết rãnh trượt không xoay nằm ngang

Tạo liên kết rãnh trượt

trượt xoay cong hở

Tạo liên kết rãnh trượt xoay cong kín

Click vào hình chữ nhật và chọn thanh công cụ Define sau đó chọn Velocity Khi

đó mọi chuyển động, độ lớn, phương vận tốc đều thể hiện trên khối hình chữ nhật đó

4.3 Tạo sự dao động.

Để tạo sự dao động của khối chữ nhật ta click vào thanh công cụ Pin joint và đặt vào phía góc trái của khối Sau đó Run khi đó khối chữ nhật sẽ quay quanh điểm mà ta đặt Pin joint

4.4 Show quá trình thay đội vị trí của khối chữ nhật.

Ta lựa chọn thanh công cụ Measure và chọn Position Trong môi trường làm việc

sẽ xuất hiện một bảng biểu diễn sự thay đổi vị trí của khối chữ nhật khi ta Run

Nghiên cứu khoa học sinh viên 2009 Ứng dụng Working Model

4.5 Thay đổi trọng trường.

Ta click vào thanh công cụ World và chọn Gravtity Nhìn vào màn hình ta sẽ thay đổi trọng lượng

4.6 Thêm tải trọng gió.

Chọn thanh công cụ World và chọn Air Resistance để chọn tải trọng gió Giả sử chọn Slow Speed và mạc định gia trị là 0,3 kg/m2 và chọn OK

4.7 Thêm liên kết lò xo.

Chọn chi tiết Spring và chuyển sang môi trường lam việc Một đầu đặt vào phía trên bên phải khối chữ nhật và một đầu đặt vào phần còn lại sau đó chọn Run

4.8 Phương pháp điều khiển.

Chọn đối tượng cần đièu khiển sau đó chọn thanh công cụ Define và chọn dạng cần

Nghiên cứu khoa học sinh viên 2009 Ứng dụng Working Model

4.9 Liên kết với Autocad 2D

Với phần mềm này vấn đề khó khăn để vẽ chính xác một mô hình là khó khăn nếu như không có phần Import Cho phép ta Import với Matlab ( dưới 4.2 ), Excell,

Microsoft, Autocad 2D Các bước thực hiện khi liên kết với Atutocad 2D như sau

 Từ một bản cad ta Save as thành một file có đuôi là Backhoe.dxf, ta chỉ cóthể import với autocad khi đuôi file là dxf

 Từ màn hình giao diện Working Model ta chọn thanh thanh công cụ Import

và chỉ đường dẫn tói file Backhoe.dxf và chọn open

Như vậy mọi nét vẽ trong Autocad sau khi Import đều được thể hiện trongWorking Model, tạo thuận lợi cho quá trình vẽ các đa giác phức tạp

4.10 Xuất bản mô phỏng

Phần mềm nay cung cấp cho ta 3 định dạng xuất bản mô phỏng

 *.dta : xuất thành một file dữ liệu cho lập trình

 *.dxf : xuất sang Autocad

 *.avi : tạo một clip mô phỏng họat động của mô hình

XÂY DỰNG Mễ HèNH Mễ PHỎNG MÁY ĐÀO MỘT GẦU

TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC

I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY ĐÀO

1 Cụng dụng của mỏy đào.

ở nớc ta hiện nay, công trình xây dựng cơ bản nh xây dựng giao thông, kiến trúc dân dụng, xây dựng công nghiệp , thủy lợi… đã và đang đợc đầu t một cách đáng kể

Điều này dẫn tới các phơng tiện cơ giới thi công, các trang thiết bị xếp dỡ tăng lên rất nhiều Những máy móc ngày càng có tính u việt trong thi công gọn nhẹ, độ bền và độ tin cậy cao, năng suất và chất lợng sản phẩm tốt…

Trong các công trình trên máy đào đợc dùng ngày càng nhiều và thờng đợc liệt vào hàng quan trọng nhất trong công tác làm đất Đặc biệt ở một số công trình công việc làm

đất chiếm môt khối lợng rất lớn trong đó có khoảng 45% là do máy đào một gầu đảm nhiệm Sở dĩ vì chúng dễ thích nghi với nhiều loại công việc nhờ sử dụng các thiết bị côngtác thay thế, các loại truyền động và những bộ phận di chuyển khác nhau…Máy đào một gầu đợc sử dụng có hiệu quả trong những công việc sau:

 Trong xây dựng dân dụng và công nghiệp: Đào hố móng, đào rãnh thoát

n-ớc, đào rãnh dùng để lắp đặt đờng ống cấp thoát nn-ớc, đờng điện ngầm, điện thoại, bốc xúc vật liệu ở bãi, kho chứa vật liệu Ngoài ra có lúc làm việc thay cần trục khi lắp các ống thoát nớc hoặc thay các búa đóng cọc, phục vụ thi công cọc nhồi,…

 Trong xây dựng thủy lợi: Đào kênh, mơng, nạo vét sông ngòi, bến cảng, ao,hồ, khi thác đất để đắp đập, đắp đê…

 Trong xây dựng cầu đờng: Đào móng, khai thác đất, cát để đắp đờng: nạo,bạt sờn đồi để tạo ta luy khi thi công đờng săt sờn núi…

 Trong khai thác mỏ : Bóc lớp tẩm thực phía trên bề mặt đất, khai thác mỏ lộthiên ( than, đất sét, cao lanh, đá sau nổ mìn…)

Nghiờn cứu khoa học sinh viờn 2009 Ứng dụng Working Model

Tùy theo vào yêu cầu làm việc mà ngời ta có thể sử dụng và lắp đặt cc thiết bị khác nhau nh: đầu cặp hay búa phá, và dòng máy này có thể hoạt động ở nhiều địa hình khác nhau và rất linh động…

2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc.

Hình ảnh thực tế của máy đào nh sau:

Quá trình đào đất của máy có thể thực hiện theo nguyên tắc sau:

 Gầu và tay gầu cố định, cần chuyển động nhờ xi lanh cần

 Cần và tay gầu cố định, gầu chuyển động nhờ xi lanh gầu

 Cần và gầu cố định, tay gầu chuyển động nhờ xi lanh tay gầu

 Cần và tay gầu hoạt động đồng thời nhờ các xi lanh tơng ứng

Trong quá trình hoạt động của máy, hai trờng hợp sau đợc sử dụng nhiều nhất