MOTION运动仿真培训——【有限元分析】
abaqus base motion 原理
标题：深入探讨Abaqus Base Motion原理Abaqus Base Motion是Abaqus有限元分析软件中的一个重要功能，它在模拟结构动力学问题时起着至关重要的作用。
本文将从简单到复杂，由浅入深地探讨Abaqus Base Motion的原理，帮助读者全面、深入地理解这一功能的核心概念和运行原理。
1. Abaqus Base Motion是什么？Abaqus Base Motion是Abaqus/Standard、Abaqus/Explicit和Abaqus/CAE中的一种边界条件类型，用于模拟结构受到基底运动激励时的响应。
它可以模拟地震、机械振动以及其他基底运动对结构产生的影响，是结构动力学分析中不可或缺的一部分。
2. Abaqus Base Motion的基本原理在Abaqus中，Abaqus Base Motion通过定义位移时间历程、速度时间历程或加速度时间历程来模拟基底的运动情况。
用户可以根据实际情况对这些历程进行设定，从而精确模拟结构的受力情况和响应行为。
Abaqus Base Motion还可以与其他加载类型相结合，实现复杂加载条件下结构的动力学分析。
3. Abaqus Base Motion的工作流程Abaqus Base Motion的工作流程主要包括以下几个步骤：用户需要定义基底运动的类型以及相应的时间历程；需要将定义好的基底运动加载到结构模型上；进行结构动力学分析，并根据结果进行评估和后处理。
整个工作流程需要用户具备一定的结构动力学知识和Abaqus 软件操作技能。
4. Abaqus Base Motion的应用领域Abaqus Base Motion广泛应用于地震工程、建筑结构设计、桥梁工程以及机械振动分析等领域。
通过使用Abaqus Base Motion，工程师可以更加准确地评估结构在地震或其他动力激励下的响应情况，为工程设计和结构优化提供重要的依据。
总结回顾：通过本文的介绍，读者可以更加深入地理解Abaqus Base Motion的原理和工作流程。
SolidWorksMotion虚拟样机运动仿真
注意事项：在建立复杂运动副时，需要注意运动副之间的约束关系是否合理，避免 出现运动学奇异或动力学不稳定的情况。
运动仿真结果分析
运动学分析：对运动过程中各部 件的位置、速度、加速度等参数 进行计算和评估
SolidWorks Motion与 Adams软件无缝 集成，实现运动 仿真与动力学分 析的完美结合。
通过Adams软 件进行更深入 的动力学分析， 包括碰撞检测、 振动分析等。
方便地在 Adams软件中 进行优化设计， 提高产品的性 能和可靠性。
实现从 SolidWorks到 Adams的模型 传递，保持数 据的一致性和 完整性。
结果分析：通过仿真结果分析船舶推进系统的性能表现，如推进效率、稳定性等，为优化 设计和改进提供依据。
PART 07
SolidWorks Motion未来发
展与展望
新功能与技术趋势
人工智能与机器学习在SolidWorks Motion中的应用，提高仿真效率和准确性。 云技术与实时协作功能，实现异地团队共同进行运动仿真与分析。 虚拟现实与增强现实技术，提供更真实的运动仿真体验和可视化效果。
04 S o l i d W o r k s Motion高级功能
06 S o l i d W o r k s Motion应用案例
PART 01 添加章节标题
PART 02
SolidWorks Motion概述
定义与功能
添加标题
定义：SolidWorks Motion是一款基于SolidWorks平台的运动仿真插件，用于对机械系统进行运 动学和动力学仿真。
PART 06
有限元分析-动力学分析PPT课件
目录
• 引言 • 有限元分析基础 • 动力学分析基础 • 有限元分析在动力学中的应用 • 案例分析 • 结论与展望
01 引言
目的和背景
01
介绍有限元分析在动力学分析中 的应用和重要性。
02
阐述本课件的目标和内容，帮助 读者了解有限元分析在动力学分 析中的基本概念、方法和应用。
随着工程复杂性和精确度要求的提高，有限元分析在动力学分析中的 应用将更加重要和必要。
02
未来需要进一步研究有限元分析算法的改进和优化，以提高计算效率 和精度。
03
未来需要加强有限元分析与其他数值计算方法的结合，如有限差分、 有限体积等，以实现更复杂的动力学模拟和分析。
04
未来需要加强有限元分析在多物理场耦合和多尺度模拟中的应用，以 更好地解决工程实际问题。
有限元分析的优点和局限性
• 精确性：对于某些问题，可以得到相当精确的结 果。
有限元分析的优点和局限性
数值误差
由于离散化的近似性，结果存在一定的数值误 差。
计算成本
对于大规模问题，计算成本可能较高。
对模型简化的依赖
结果的准确性很大程度上依赖于模型的简化程度。
03 动力学分析基础
动力学简介
动力学是研究物体运 动过程中力与运动关 系的科学。
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ห้องสมุดไป่ตู้
求解等。
02 有限元分析基础
有限元方法概述
01
有限元方法是一种数值分析方法，通过将复杂的物理系统离散化为有 限个简单元（或称为元素）的组合，来模拟和分析系统的行为。
02
它广泛应用于工程领域，如结构分析、流体动力学、热传 导等领域。
有限元分析理论基础
有限元分析概念有限元法：把求解区域看作由许多小的在节点处相互连接的单元（子域）所构成，其模型给出基本方程的分片（子域）近似解，由于单元（子域）可以被分割成各种形状和大小不同的尺寸，所以它能很好地适应复杂的几何形状、复杂的材料特性和复杂的边界条件有限元模型：它是真实系统理想化的数学抽象。
由一些简单形状的单元组成，单元之间通过节点连接，并承受一定载荷。
有限元分析：是利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟。
并利用简单而又相互作用的元素，即单元，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。
线弹性有限元是以理想弹性体为研究对象的，所考虑的变形建立在小变形假设的基础上。
在这类问题中，材料的应力与应变呈线性关系，满足广义胡克定律；应力与应变也是线性关系，线弹性问题可归结为求解线性方程问题，所以只需要较少的计算时间。
如果采用高效的代数方程组求解方法，也有助于降低有限元分析的时间。
线弹性有限元一般包括线弹性静力学分析与线弹性动力学分析两方面。
非线性问题与线弹性问题的区别：1）非线性问题的方程是非线性的，一般需要迭代求解；2）非线性问题不能采用叠加原理；3）非线性问题不总有一致解，有时甚至没有解。
有限元求解非线性问题可分为以下三类：1）材料非线性问题材料的应力和应变是非线性的，但应力与应变却很微小，此时应变与位移呈线性关系，这类问题属于材料的非线性问题。
由于从理论上还不能提供能普遍接受的本构关系，所以，一般材料的应力与应变之间的非线性关系要基于试验数据，有时非线性材料特性可用数学模型进行模拟，尽管这些模型总有他们的局限性。
在工程实际中较为重要的材料非线性问题有：非线性弹性（包括分段线弹性）、弹塑性、粘塑性及蠕变等。
2）几何非线性问题几何非线性问题是由于位移之间存在非线性关系引起的。
当物体的位移较大时，应变与位移的关系是非线性关系。
研究这类问题一般都是假定材料的应力和应变呈线性关系。
它包括大位移大应变及大位移小应变问题。
motion-maxwell双向耦合磁吸结构仿真案例
motion-maxwell双向耦合磁吸结构仿真案例双向耦合磁吸结构是一种将磁力与动力耦合以实现运动控制的机构，广泛应用于机械传动系统中。
其中，Motion-Maxwell软件是一种基于有限元分析（FEA）的磁力学仿真工具，可以模拟各种磁力学现象，如磁场、磁力和磁感应等。
本文将以一个双向耦合磁吸结构的仿真案例为例，介绍如何使用Motion-Maxwell进行仿真分析。
在本案例中，我们将研究一种由两个磁铁和一个铁芯组成的双向耦合磁吸结构。
该结构可以实现一个物体在两个平行磁铁之间的双向运动。
我们的目标是通过仿真分析来研究该结构在不同磁场条件下的动力特性。
首先，我们需要通过Motion-Maxwell软件进行磁场仿真。
我们可以使用软件中的绘图工具来创建该结构的几何模型，并设置相应的材料属性。
然后，我们可以定义一个磁场激励，如一个恒定磁场或其他复杂的磁场分布。
接下来，我们可以运行仿真并获得磁场分布和磁感应强度等结果。
在得到磁场仿真结果之后，我们可以使用动力学仿真模块来分析该结构的运动特性。
我们需要定义物体的质量、惯性矩阵和初始条件，并设置相应的运动约束和外部载荷。
然后，我们可以指定结构的耦合方式，即磁力与动力之间的耦合关系。
通过运行仿真，我们可以得到物体的运动轨迹、速度和加速度等结果。
在本案例中，我们可以通过调整磁场分布、磁铁形状和铁芯材料等参数，来研究结构的动力特性对这些参数的依赖关系。
例如，我们可以研究不同磁场强度下物体的运动速度和加速度变化情况，或者研究不同磁铁形状对物体运动的影响。
此外，我们还可以通过优化设计来改进该结构的性能。
例如，我们可以使用遗传算法等优化方法来寻找最佳的磁铁形状、铁芯材料和磁场分布等参数组合，以使物体的运动速度和加速度最大化或最优化。
综上所述，双向耦合磁吸结构的仿真分析可以帮助我们了解该结构的动力特性和优化设计。
通过Motion-Maxwell软件的使用，我们可以对该结构在不同参数条件下的性能进行预测和优化，从而提高其运动控制的精度和效率。
SolidworksMotion机构运动仿真与分析
Solidworks机构运动仿真与分析SolidworksMotion有限元分析广泛应用于机械、汽车、家电、电子产品、家具、建筑、医学骨科等产品设计及研发。
其作用是：确保产品设计的安全合理性，同时采用优化设计，找出产品设计最佳方案，降低材料的消耗或成本; 在产品制造或工程施工前预先发现潜在的问题; 模拟各种试验方案，减少试验时间和经费; 是产品设计研发的核心技术，SolidworksMotion机构运动仿真与分析机械也被应用于机械设计中。
看板网拥有超过数十年的Solidworks有限元分析项目经验和培训经验。
我们知道，机械制造工业水平的高低直接代表了了该国家或地区的经济、科技、国防等方面水平的高低。
传统的机械设计主要以静态分析、近似计算、经验设计、手工劳动伟特种的设计方法，存在着设计周期长、人为影响因数多、稳定性和可靠性差等一系列问题。
计算机辅助设计在现代机械设计中应用，不仅可以借助一些仿真软件，可以在设计过程中即可分析出机构、设备的薄弱点、干涉区域等等一些传统设计方法无法实现的功能。
还可以有效的缩短设计周期。
Solidworks Motion是一个虚拟原型机仿真工具，对浮渣机械系统能实现全面的动力学和运动学仿真，并可得到系统中零件的作用力、反作用力、速度、加速度以及位移等运动参数。
并且输出结果能以动画、图形以及表格等多种形式表示。
此外，在复杂运动情况下，还能在其他有限元分析软件中输入零部件的复杂载情况，从而能对其结构和强度进行准确的分析。
Solidworks Motion支持同轴心配合、铰链配合、点对点重合配合、锁定配合、面对面的重合配合、万向节配合、螺旋配合、点在轴线上的重合配合、平行配合、垂直配合的配合约束等多种配合。
Solidworks Motion可分别按速度、位移和加速度配合时间、循环角度和角速度可以定义相对简单的运动，另外，该软件也完全支持比如立方样条曲线、线『生曲线、Akima样条曲线，这样就可以定义较复杂的运动。
ug nx motion机构运动仿真基础及实例
ug nx motion机构运动仿真基础及实例
UGNXMotion机构运动仿真是一种基于UGNX软件平台的机构运动分析工具，它能够模拟机构的运动及其相应的反应，为机构设计和优化提供有效的工具支持。
本文将介绍UG NX Motion机构运动仿真的基本原理和操作方法，并通过实例详细说明其应用。
首先，本文将介绍机构运动仿真的基本理论，包括机构运动的分类、运动学和动力学基本概念、运动仿真的基本流程等，以帮助读者更好地理解机构运动仿真的原理和方法。
接着，本文将详细介绍UG NX Motion机构运动仿真的操作方法，包括建立机构模型、定义运动和负载条件、设定仿真参数、运行仿真和分析仿真结果等。
通过这些操作，读者将能够熟练地使用UG NX Motion机构运动仿真工具进行机构设计和优化。
最后，本文将通过实例详细说明UG NX Motion机构运动仿真的应用，包括平面机构、空间机构、连杆机构等。
通过这些实例，读者将能够更加深入地了解UG NX Motion机构运动仿真的能力和优势，为机构设计和优化提供更加有效的支持。
综上所述，《UG NX Motion机构运动仿真基础及实例》将为读者介绍机构运动仿真的基本原理和操作方法，并通过实例详细说明其应用，为机构设计和优化提供有效的工具支持。
- 1 -。
CAE课有限元分析理论基础
类型。
精度要求
03
根据问题对精度的要求，选择足够高阶的有限元以保证求解精
度。
常用有限元的介绍
四面体有限元
适用于解决三维问题，具有较高的计算效率 和适应性。
壳体有限元
适用于解决薄壁结构问题，能够模拟结构的 弯曲和变形。
六面体有限元
适用于解决二维和三维问题，精度较高但计 算效率较低。
梁有限元
适用于解决细长结构问题，能够模拟结构的 轴向拉伸和弯曲。
CAE课有限元分析理论基础
目 录
• 引言 • 有限元分析的基本原理 • 有限元的分类和选择 • 有限元分析的实现过程 • 有限元分析的应用实例 • 结论与展望
01 引言
目的和背景
目的
有限元分析（FEA）是一种数值分析方法，用于解决复杂的工程问题，如结构 分析、热传导、流体动力学等。本课程旨在使学生掌握有限元分析的基本原理 和应用。
弯曲有限元
适用于解决大变形问题，如结 构动力学、流体动力学等。
非线性有限元
适用于解决非线性问题，如塑 性力学、断裂力学等。
耦合有限元
适用于解决多物理场耦合问题 ，如流体-结构耦合、电磁-热
耦合等。
有限元的选择
问题特性
01
根据问题的物理特性、边界条件和求解精度要求选择合适的有
限元类型。
计算资源
02
考虑计算资源的限制，选择计算效率高、内存占用小的有限元
04 有限元分析的实现过程
建立模型
确定分析对象和边界条件
首先需要明确分析的对象和所受的边界条件， 这是建立有限元模型的基础。
几何建模
根据分析对象的特点，利用CAD软件建立几何 模型。
模型简化
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同致电子内部培训
注意图中的接触方向
结果图解：接触力
同致电子内部培训
尖锐峰值的接触力可以被忽略！
同致电子内部培训
课程要点：
1. 利用样条曲线来控制马达 2. 跟踪路径图解 3. 根据CAM轮廓创建SW零件
分析实例：弹射器 问题描述：投射臂马达3秒钟转990度，并在3.4秒钟控制失效，添加接触 关系以及定义弹簧与阻尼，完成物体抛射动作。 分析目标：查看机构运作及弹簧相应图解。
创建马达
步骤 1: 控制马达3秒转动990度 步骤 2: 在3.4秒时让马达失效
定义实体接触
摩擦相关知识
结果图解
力矩
弹簧速度
同致电子内部培训
课程要点：
1. 理解所定义接触的类型 2. 后处理创建结果图解
此问题类似有限元分析中的2D简化
同致电子内部培训
分析实例：电影放映机 问题描述：如图所示机构让装置以一定转速平稳旋转 分析目标：查看机构运作及相应图解。
同致电子内部培训
定义曲线之间的接触
同致电子内部培训
定义曲线之间的接触
单位系统
SolidWorks Motion 单 位系统使用全局单位
您可从运动算例使用 MotionManager，此为基于时间线的界面，包括 有以下运动算例工具： 动画：可使用动画形式装展示配体的运动。 基本运动：您可使用基本运动在装配体上模仿马达、弹簧、碰撞、以 及引力。 运动分析：您可使用运动分析装配体上精确模拟和分析运动单元的效 果（包括力、弹簧、阻尼、以及摩擦）。
基础配合理解
约束图的理解
一个重合和一个同心配合构成一个转动连 一个同心配合构成圆柱连接 一个点和一个点同步（重合）配合构成一个 球形连接 一个点与轴同步构成在直线上的连接
在运动仿真的环境中搭建装配体
在运动仿真中，配合关系应该能反馈机构在相应的位置正确的运动关 系。.
外部数据输入
同致电子内部培训
设置向导图
图标类型和意义
结果图解: 力矩与能量消耗
最大马达力矩: 7244 Nmm
最大能量消耗: 76 W
练习 1及结果
课程要点：
1. 理解约束配合的概念 2. 应用运动连接理解复合运动 3. 后处理创建结果图解
分析实例：曲柄 问题描述：利用配合连接各个机构，数据点控制的逆时针马达，模拟曲柄 滑块机构运动状况。 分析目标：查看导杆和滑块的线性位移状况。
运动仿真界面
运动算例标签
过滤器 运动仿真树
滚动条 工具条
时间条
时间线
键码
变化条
运动仿真流程
课程要点：
1. 理解动画、运动、Motion 2. 应用运动连接理解复合运动 3. 后处理创建结果图解
分析实例：车用千斤顶 问题描述：马达转速100rpm，顶部施加8900N载荷模拟重物，模拟机械 起重机顶起重物的过程，并考虑重力影响下的机构运动状况。 分析目标：查看马达能量消耗状况。
在运动足够平稳时，此方法对速度和加速度能 提供更好的精确度，对于较小步长也更精细， 但计算缓慢。
GSTIFF结果图解
接触力图解
精细图解
注意：碰撞时产生的峰值可以忽略不计
同致电子内部培训
WSTIFF计算结果
接触力图解
精细图解
计算结果与GSTIFF求解器非常接近.
同致电子内部培训
练习 6 后备箱盖
SolidWorks Motion 运动仿真培训
SolidWorks Motion课程安排
课程 前言 第 01 课 第 02 课 第 03 课 第 04 课 第 05 课 第 06 课 第 07 课 第 08 课 第 09 课
内容 运动仿真基础 运动仿真流程 配合及后处理 接触、弹簧及阻尼简介 实体接触 曲线接触 凸轮合成 运动优化 输出结果到FEA 基于事件的仿真
结果图解: 马达力矩与能量消耗
最大马达力矩: 10 N-mm
同致电子内部培训
最大能量消耗: 0.06 W
组件在全局坐标系下图解
运动结果图解 – 绝对
组件在局部坐标系下图解
组件在全局坐标系下图解
运动结果图解 – 相对
组件在局部坐标系下图解
练习 2
课程要点：
1. 3D接触设置 2. 弹簧与阻尼 3. 运动仿真中的干涉检查 4. 后处理创建结果图解
弹簧位移 弹簧力
练习 5 关门器
课程要点：
1. 接触类型 2. 函数表达式 3. 收敛问题 4. 创建结果图解
分析实例：锁扣 问题描述：基于时间控制的马达step(time,0,0D,1,90D)+step(time,1.5,0D,3,90D)，控制锁扣J型勾的运动，设定弹簧k=10.00N/mm，阻尼 C=0.1Nmm/s。 分析目标：查看机构运作及相应图解。
微积分读书笔记
SolidWorks Simulation Premium
SolidWorks Simulation Professional
静态分析
模态/屈曲
稳态/瞬态 热分析
跌落测试
非线性
机构 运动学/动力学
疲劳
时间-历程 瞬态响应
优化
压力容器 载荷工况合成
复合材料
谐波响应 随机振动
SolidWorks Flow Simulation
什么是机构？ 机构是用来传递运动和动力的构件系统，是具有确定运动的实物组合体。
任何系统的运动由以下要素决定： 连接构件的配合； 部件的质量和惯性属性； 对系统添加力（动力学）；驱动运动(马达或推进器) 时间；
运动系统 零件在强迫或限制下运动 整体完全受控
马达分段函数
同致电子内部培训
马达设置界面
同致电子内部培训
定义实体接触
使用低精度接触关系导致计算失败
同致电子内部培训
积分求解器
GSTIFF WSTIFF
SI2-GSTIFF
同致电子内部培训
系统默认的积分求解方法，是一种快速且精确 的计算位移方法，用于广泛的运动模拟中 突然步长大小更改而在模型中出现断续力、断续 运动时，诸如接触类，使用此积分方法可以获得 更高的精度，计算速度较慢。
动力系统 运动零件在受力状况下自由运动 在力的作用下部分受限制，并且有有限个运动 大于零的自由度
质量和惯性 一切物体总保持匀速运动状态或静止状态，直到有外力迫使他们改变这种状态 自由度：三个移动自由度和三个转动自由度 约束：减少自由度将限制构件的独立运动。 运动分析 牛顿第二定律：∑F=ma 动量守恒：∑M=dH/dt