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Multibody Dynamics Module

Analisi degli assemblaggi di corpi rigidi e flessibili con il Multibody Dynamics Module

Multibody Dynamics Module

Analisi del piatto oscillante che controlla l'orientamento delle pale del rotore di un elicottero. L'analisi transitoria di sistemi con pale rigide e deformabili permette di quantificare la deformazione delle pale o la forza di sollevamento.

Strumenti per progettare e ottimizzare i sistemi multibody

Il Multibody Dynamics Module è un add on del software COMSOL Multiphysics e offre una serie avanzata di strumenti per la progettazione e l'ottimizzazione di sistemi multibody in meccanica strutturale mediante l'analisi agli elementi finiti (FEA). Il modulo consente di simulare sistemi misti di corpi rigidi e deformabili, dove ogni corpo può essere soggetto a grandi spostamenti rotazionali o traslazionali. Queste analisi consentono di identificare i punti critici di un sistema multibody, fornendo quindi indicazioni per analisi strutturali più dettagliate a livello di componente. Il Multibody Dynamics Module offre anche la possibilità di analizzare le forze che interessano alcuni componenti della struttura e gli sforzi che si sviluppano nei componenti deformabili che possono condurre a un cedimento a causa di grandi deformazioni o di fatica.

Sfruttare una libreria di giunti

Il modulo comprende una libreria di giunti predefiniti che agevola la descrizione delle relazioni tra i diversi componenti di un sistema multibody, dove i componenti sono interconnessi in modo tale da conservare la possibilità di moto relativo. I giunti collegano due componenti tramite attacchi, così che un componente sia libero di muoversi autonomamente nello spazio mentre l'altro sia vincolato a un movimento specifico a seconda del giunto. Le tipologie di giunto nel Multibody Dynamics Module sono generiche al punto da poter modellare ogni tipo di collegamento. Si possono quindi progettare con precisione modelli di meccanica strutturale multicorpo utilizzando i seguenti tipi di giunto:

Altre immagini:

Orientamento del movimento per i giunti prismatici, a cerniera, cilindrici e a vite. Orientamento del movimento per i giunti prismatici, a cerniera, cilindrici e a vite.
Orientamento del movimento per i giunti planari, sferici, a sfera, a fessura e a fessura ridotta. Orientamento del movimento per i giunti planari, sferici, a sfera, a fessura e a fessura ridotta.
Distribuzione degli sforzi nella scatola del cambio e livello di pressione sonora nell'aria circostante (in alto e in basso a destra) di un cambio manuale a 5 marce. Viene anche mostrato lo spettro di frequenza dell'accelerazione normale in uno dei punti del modello (in basso a sinistra). Distribuzione degli sforzi nella scatola del cambio e livello di pressione sonora nell'aria circostante (in alto e in basso a destra) di un cambio manuale a 5 marce. Viene anche mostrato lo spettro di frequenza dell'accelerazione normale in uno dei punti del modello (in basso a sinistra).
Un meccanismo a piatto oscillante è utilizzato per controllare l'orientamento delle pale del rotore dell'elicottero. Questo esempio mostra un'applicazione derivata dal modello in cui è possibile modificare solo il passo delle pale, ma in cui è possibile presentare sia analisi transitorie che di frequenza propria. Un meccanismo a piatto oscillante è utilizzato per controllare l'orientamento delle pale del rotore dell'elicottero. Questo esempio mostra un'applicazione derivata dal modello in cui è possibile modificare solo il passo delle pale, ma in cui è possibile presentare sia analisi transitorie che di frequenza propria.
Modello di motore a tre cilindri a pistoni, con parti rigide e flessibili, viene utilizzato per massimizzare la potenza del motore e la progettazione dei componenti strutturali. Modello di motore a tre cilindri a pistoni, con parti rigide e flessibili, viene utilizzato per massimizzare la potenza del motore e la progettazione dei componenti strutturali.
Grafico degli sforzi nell'alloggiamento di un motore a induzione (in alto) e densità del flusso magnetico nel rotore (in basso a sinistra). È mostrata anche l'orbita del rotore in corrispondenza dei cuscinetti (in basso a destra). Grafico degli sforzi nell'alloggiamento di un motore a induzione (in alto) e densità del flusso magnetico nel rotore (in basso a sinistra). È mostrata anche l'orbita del rotore in corrispondenza dei cuscinetti (in basso a destra).

Flessibilità completa nell'analisi di sistemi multibody

I componenti di un sistema che subiscono deformazioni possono essere modellati come deformabili, mentre altri componenti, o anche parti di questi componenti, possono essere descritti come rigidi. È inoltre possibile includere materiali non lineari in un progetto e nelle analisi cinematiche multicorpo combinando i modelli nel Multibody Dynamics Module con il Nonlinear Structural Materials Module o il Geomechanics Module. Allo stesso tempo, gli altri fenomeni fisici modellati con COMSOL Multiphysics e la suite di moduli specifici per le varie applicazioni, possono essere accoppiati alla fisica descritta dal Multibody Dynamics Module, come ad esempio nel caso degli effetti di scambio termico o dei fenomeni elettrici.

E' possibile eseguire vari tipi di analisi dei cinematismi multibody: transitoria, nel dominio delle frequenze, determinazione delle frequenze proprie e analisi stazionarie. Si possono assegnare ai giunti molle lineari/torsionali con proprietà di smorzamento, forze e momenti applicati e movimento imposto come funzione del tempo. Le funzionalità di analisi e post-processing includono:

  • Spostamento/rotazione relativa tra due componenti e le rispettive velocità

  • Forze e momenti di reazione vincolare su un giunto

  • Sistemi di riferimento in coordinate globali e locali

  • Sforzi e deformazioni nei corpi deformabili

  • Analisi a fatica di corpi deformabili critici in combinazione con il Fatigue Module

Spesso il movimento tra due componenti è limitato dalla presenza o dalle funzioni di altri oggetti fisici. È possibile specificare vincoli limitanti e condizionali del moto relativo dei giunti, per modellare e definire in modo completo questi sistemi complessi. Ad esempio, in robotica il moto relativo tra due bracci può essere definito come una funzione predefinita del tempo. I giunti possono inoltre essere associati a molle e il Multibody Dynamics Module permette anche di definire eventuali fattori di smorzamento.

Multibody Dynamics Module

Caratteristiche del Prodotto

  • I giunti possono essere vincolati per limitare il moto relativo tra due componenti connessi
  • I giunti possono essere bloccati per fermare a un valore specifico il moto relativo tra due componenti connessi
  • Condizioni di elasticità da molla possono essere applicate ai moti relativi sul giunto, sia all'equilibrio sia con deformazioni iniziali
  • Si possono creare sistemi meccanici a parametri concentrati, costituiti da masse, smorzatori, molle e altro
  • Le condizioni di smorzamento o smorzamento viscoso possono essere definite per specificare le perdite date dal moto relativo sul giunto
  • Ai giunti è possibile applicare un movimento relativo tra i componenti connessi
  • Si possono aggiungere delle perdite per attrito sui giunti del tipo: prismatico, cerniera, cilindrico, a vite, planare e sferico
  • Condizione cam-follower
  • Forze e momenti possono essere applicati a tutte le tipologie di giunti tra componenti
  • I meccanismi possono essere inizializzati per traslazioni e rotazioni rigide con velocità date e relative ad un determinato centro di rotazione

Campi di Utilizzo

  • Aerospaziale
  • Automotive
  • Dinamica del motore
  • Meccatronica
  • Robotica
  • Biomeccanica
  • Dispositivi biomedicali
  • Dinamica del veicolo
  • Simulazioni dinamiche generali di assemblati

Keeping Cool: SRON Develops Thermal Calibration System for Deep-Space Telescope

Shift into gear

Stresses and Heat Generation in Landing Gear

Modeling Vibration in an Induction Motor

Centrifugal Governor Simulator

Spring-Loaded Centrifugal Governor

Differential Gear Mechanism

Helicopter Swashplate Mechanism

Three-Cylinder Reciprocating Engine

Double-Pendulum Dynamics

Modeling Gyroscopic Effect

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