第7讲参数化建模和仿真分析2013

使用设计变量
设计变量是一种非常有用的参数化分析工具，可以用
设计变量定义用户自己的自变量参数，并将设计变量 同仿真对象相关联。
产生设计变量


使用产生设计变量对话框， 使用弹出式菜单中的Create Design Variable命令。
将点定义为设计变量举例
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虚拟样机参数化仿真分析

使用参数表达式（函数） 参数化点坐标 运动参数化 使用设计变量 设计研究（Design study） 试验设计（Design of Experiments ，DOE） 优化分析（Optimization）
ADAMS/View提供了3种类型的参数化分析过程：

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数据类型 :整数（Integer）, 实数（Real）, 字符串
（String）, 数据库对象（Object）， 矩阵（Matrix）
操作数 :常数、符号常数、函数、数据库对象及其分量 访问数据库:
用户可以访问数据库，从中查找需要的 数据，再利用这些数据库中的数据生成新的数据。例如： 根据一个构件的体积去计算另一个构件的体积；根据两 坐标系的位置，计算连接的方向；根据对象的名称，获 得下一层新对象的名称等
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6.2、ADAMS/View函数
两种类型的函数： 设计过程函数（Design-time functions） 运行过程函数（Run-time functions） 设计过程函数：
用于在优化和敏感性研究中构造参数化的样机模型 仅在样机的建模设计阶段才计算设计过程函数的值 数学函数、位置和方向函数、模型函数、数组和矩
造函数对话框，程序显示的是表达式工作方式

从文本输入框进入构造表达式对话框 构造设计过程函数(Build菜单--Function ) 产生或修改要计算的测量 (Build菜单--选择Measure
运行过程函数工作方式 ：

文本输入框进入 产生或修改函数测量
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6.2.3 构造函数-- 表达式语法
参数和变量（Constants & Variables）等
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6.3、使用参数表达式
ADAMS/View的表达式总是置于前后两个圆括号之中，
表达式中可以包括：

常数 标准的数学运算符和数学函数 操作数 ADAMS/View定义的设计过程函数 样机模型中的其他参考对象，例如：以上举例的part_1构件的 质量（.model_1.part_1.mass）等 数据库调用

F=-1373*168/(168-dx(PART11.cm))
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使用参数表达式
模拟大车从静止开始作匀加速运动，9秒后到达额定速
度37.9米/分钟
ω time

大车轮施加如下的角速度ω驱动函数： 采用IF表达式：IF（表达式1，表达式2，表达式3，表达式4） ω=IF ( time-9 : 12d*time , 108d , 108d )。
表达式：直接在有关参数的文本输入框中输入，或利
用ADAMS/View提供的函数构造对话框输入
弹 出 式 菜 单 中 选 择 Parameterize 项 ， 再 选 择
Expression Builder命令
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使用参数表达式
活塞力F=1000，方向与滑块运动的方向相反
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产生设计目标
图11-1 产生设计目标对话框
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参数化分析准备工作
表格编辑器
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6.6、参数化分析准备工作
测量目标对象的性能 确定目标 使用测量（首选） 使用目标对象：



使用目标来定义对象的优点是可以定义多个目标，而测量 仅可以定义一个目标 某个测量的最大值、最小值、平均值或最后一次运算的值 一组测量分量的最大值、最小值、平均值或最后一次运算 的值 ADAMS/View函数 ADAMS/View变量和宏
试验设计（DOE）方法提供了规划和分析一系列试验
的工具，试验设计的基本步骤如下：

确定试验的目的。例如，确定哪个设计参数对样机性能有最 大的影响 为待试验的样机选择一套参数（又称为因素），并确定测量 有关系统响应的方法 为每一个参数选择一套参数值（又称为水平） 采用不同的参数值组合，设计一套试验过程或步骤
Functions）
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运行过程函数
合力函数（Resultant Force Functions）、 数学函数（Math Functions）、 数据单元存取（Data Element Access）、 用户自编子程序调用（User-Written
Subroutine Invocation）、
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用户自定义的解释函数

用户自定义的编译函数

系统提供的函数

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设计过程函数
数学函数（Math Function） 位置和方向函数（Location/Orientation Function）

LOC_ALONG_LINE（O1,O2,D） 返回一个点的坐标，该 点在点O1与O2的连线上，且与点O1的距离为D


样机有关性能可能的变化范围
样机有关性能的变化对设计参数变化的敏感程度 在一定的分析范围内，最佳的设计参数值
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参数化分析-- 试验设计
试验设计（Design of Experiments ，DOE）

多个设计变量同时发生变化 试验设计技术包括规划试验过程（因素、水平）和试验结果 的统计分析等
阵函数、字符串函数、数据库函数等
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6.2、ADAMS/View函数
运行过程函数 用于定义仿真状态之间的数学关系，可以影响样机 在仿真过程中的表现 ADAMS仅在仿真分析过程中更新运行过程函数值 包括：位移函数、速度函数、加速度函数、接触函 数、样条函数、作用力函数、产生力函数、数学函 数、数据单元存取、用户自编子程序调用、参数和 变量等
建模函数（Modeling Functions

DM（O1,O2）
返回点O1与点O2之间的距离
矩阵/数阻函数（Matrix /Array Function） 字符串函数（String Function）
数据库函数（Database Functions）
数据库函数组（Database Functions Group） 系统函数组（System Functions Group）
运算符:算术运算符、关系运算符、逻辑运算符
字符串/矩阵的连接运算符
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ห้องสมุดไป่ตู้达式语法
访问数据库
采用根路径表示对象时，对象名称用点“.”开头，例如： .some_model.some_part.mass： 构件some_part的质量，实数 .model_1.title： 样机model_1的标题，字符串 .model_1.circle_1.sides： 圆环circle_1边的数量，整数 .model_1.part_1.location： 构件part_1位置的三维数组。
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参数化分析---优化分析
优化分析



在满足各种设计条件和在指定的变量变化范围内，通过自动 地选择设计变量，由分析程序求取目标函数的最大值或最小 值 目标函数是数值表达式，可以表示质量、效率、总的材料成 本、运行时间、所需的能量、样机的稳定性等 设计变量可以是构件的几何尺寸、力的大小、构件的质量等
2 1.414
(180/π)=57.2974 (π/180)=0.0174 9.0 0或空 表示当前分析类型的整数 9
设计过程函数
有两类设计过程函数：

一种是用户自定义的函数，其中包括解释函数和编译函数。 另一种是ADAMS/View程序提供的函数 由若干插入了表达式的文字语句组成，可以在ADAMS的命令 窗口产生 使用解释函数时，ADAMS将用户的参数代入对应参数名称所 在的函数语句中 用C或Fortran语言编写，然后通过编译同ADAMS/View连接 ADAMS/View提供了二百多个设计过程函数

意义：仿真开始到9秒，作匀加速转动，加速度12度/秒2；9秒 时，大车轮角速度108度/秒（即大车的额定速度37.9米/分 钟），之后就一直保持此速度作匀速直线运动。
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6.4、参数化点坐标
对样机几何形体进行参数化处理的最简单方法是对特
殊点进行参数化处理
根据样机几何结构的特点，设置若干点 然后利用这些点产生一些新的构件，或者将已有的构
虚拟样机技术及其应用--6
虚拟样机参数化建模和仿真分析
6.1、参数化建模与设计简介
对需要重复建模和仿真的场合，运用参数化建模和分析
功能可大大地提高分析效率
方法：确定影响样机性能的关键输入值，然后对这些输
入值进行参数化处理
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6.1、参数化建模与设计简介
ADAMS/View提供了4种参数化方法
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6.2.2 构造函数对话框-1
构造函数类型
获得系统支持的函数的帮助
定义函 数区 运算符 函数目录
属性 系统支 持的函 数列表
函数格 式提示
获得预先定义的数据
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绘制函数图
设置绘图限制
计算函数值
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构造函数对话框-2
有几种不同的进入构造函数对话框的方法 分为表达式和运行过程函数两种工作方式 表达式工作方式 :在需要生成表达式的各种场合进入构
件同新建立的点关联。
当这些特殊点的位置改变时，与其相关联的几何形体
也将自动更新。
如果将点的坐标进行参数化处理，则可以在一定程度
上实现样机几何形体的参数化建模。
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参数化坐标点
参数化结构→参数化A、B、C点
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利用表格编辑器参数化点坐标
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在优化分析过程中，程序能自动地调整设计变量，以
获得最大或最小的目标函数值
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6.6、参数化分析准备工作
控制变量的变化值及其范围
有3种定义设计变量范围的方法：（例：变量值为
5 ，实际变化范围是从4到6 ）
绝对变化范围：从4到6 相对变化范围：从-1到+1 用百分数表示：从-20到+20 有两种控制变量变化的方法：修改设计变量对话框、
6.5、参数化分析简介
ADAMS/View提供了3种类型的参数化分析方法

设计研究、试验设计、优化分析
设计研究（Design study）

研究某个设计变量发生变化，或者取不同的值，样机的性能 将会发生怎样的变化

对某个设计参数在一定范围内取若干值，然后自动地进行一 系列的仿真分析
可以获得以下的分析结果：
表10-1 ADAMS/View的符号常数
符号常数 TRUE /YES/ON FALSE/NO /OFF PI HALF_PI THREE_HALVES_PI TWO_PI TIME 2014-6-5 值 1 0 π = 3.1415 π/2 =1.5707 ( 3π)/2 4.7122 2π6.283 当前的仿真分析时间 SIN45 SQRT2 RTOD DTOR VERSION NONE MODE 符号常数 值 sin (π/4)=0.0137

F = SIGN(10000，-VX(.pistonpump.piston.MAR_4))
风载荷的计算公式 ： P=C×q×F，方向
F=SIGN(1.3*DV_1*DV_4, DV_5) 式中：DV_1为迎风面积F, DV_4为计算风压q，系数C=1.3 DV_5为方向控制参数

空气弹簧作用力F=-1373 ×168/(168-x)
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运行过程函数
位移函数（Displacement Functions）、 速度函数（Velocity Functions）、 加速度函数（Acceleration Functions）、 接触函数（Contact Functions）、 样条函数（Spline Functions）、 对象函数中使用的力（Force in Object