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【仿真对标】ADAMS外部试验数据就该这么用

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仿真建模过程中不可避免地对各种复杂元素进行简化处理。这种建模思路的终极目标是不牺牲仿真精度、还提升仿真效率。在Adams仿真建模过程中也有一些常见的简化方式,如非线性元素按线性建模、不考虑摩擦力、通过耦合约束等效传动关系等等。应用简化建模之前,要确定如下两个问题。怎么确定简化模型的准确性,简化模型精度不够该怎么办?

Adams支持外部试验数据的导入功能,导入的数据可以直接生成测试曲线,并与仿真结果进行直观对比;导入的数据也可以生成样条线,通过插值函数引入到模型中,使仿真模型更准确。下面将通过一个案例来演示这两种功能的应用方法。

1 初始准备

按已知数据建立线性弹簧质量系统,如下图1所示。

图1.png

对现实中的弹簧质量系统进行试验测试,记录弹簧变形与弹簧力。数据分成两列存储,以文本格式保存,如图2所示。

图2.png

2 校核仿真精度

当前仿真模型使用线性弹簧,为了确定仿真模型的准确性,需要运行仿真并显示弹簧变形与弹簧力的关系曲线,然后导入外部试验的测试曲线进行对比。导入外部测试曲线的方式见图3。

图3.png

将仿真结果与测试结果进行对比,如下图4所示。

图4.png

上图中红色曲线为测试结果,蓝色曲线为仿真结果。从测试结果曲线中可以看出,当弹簧变形小于400mm时,变形与力呈线性关系;当弹簧变形大于400mm时,则表现出明显的非线性。由此可知,此弹簧实际变形不超过400mm时,可以采用线性建模;变形超过400mm,采用线性建模则会出现较大误差。

3 使用测试数据建模

保留线性弹簧质量系统,重新在图形窗口空白处创建一个非线性弹簧质量系统,使用一元力(Two Bodies)替代弹簧,然后通过插值函数来定义这个力。创建过程详见下图5。

图5.png

在修改非线性弹簧属性前需要导入外部试验数据,并生成样条线。流程与导入测试曲线的方式基本相同,只需稍加改变即可,详见下图6。

图6.png

在应用样条线定义非线性弹簧力之前,先解释为什么要通过插值函数。仔细观察图2中的数据会发现,试验时弹簧变形每变化200mm取一次弹簧力的值。如果没有插值函数,仿真过程中弹簧变形是50mm、100mm这类数值时弹簧力的大小没法确定。明白这个道理就应该清楚接下来的步骤了,通过样条插值函数把外部试验数据和弹簧力关联起来。通过插值函数定义非线性弹簧力的函数是

-AKISPL( dm(MARKER_8,MARKER_9)-400 , 0 , SPLINE_1, 0)。AKISPL是插值函数的名字,dm(MARKER_8,MARKER_9)-400是仿真过程中的非线性弹簧的弹簧变形。非线性弹簧力函数的定义流程见下图7所示。

图7.png

仿真并对比两个模型中弹簧力随时间的变化曲线,详见下图8。

图8.png

从图中可以看出,弹簧力之间有非常明显的差别。请参考图4思考产生差别的最直接原因。


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首次发布时间:2019-04-09
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五星连珠
硕士 | 客户经理 MSC
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