Модуль для динамических расчетов T-FLEX Динамика

Приложение T-FLEX Динамика является интегрированным в САПР T-FLEX CAD модулем, позволяющим производить динамические расчёты и анализ пространственных механических систем. Новый модуль динамического анализа основан на собственных алгоритмах, разработанных в компании «Топ Системы».
Модель механизма описывается как система твёрдых тел, шарниров и нагрузок, создаваемая на основе трёхмерной геометрической модели T-FLEX CAD и сопряжений. Решатель учитывает масс-инерционные характеристики тел трёхмерной модели. При моделировании используются обычные инструменты T-FLEX CAD. Для описания системы, решаемой в модуле T-FLEX Динамика введён специальный объект модели - "Задача динамического анализа". Он является полноценным объектом модели и содержит в себе набор элементов модели, нагрузок и других элементов, задающих их взаимодействие. В задаче содержатся данные, задающие направление силы тяжести, свойства элементов задачи по умолчанию (свойства шарниров, силы трения, контактные свойства), временные характеристики моделируемого процесса. Аналогично другим видам инженерных задач, которые могут содержаться в модели T-FLEX CAD (конечно-элементные задачи), динамических задач может быть несколько. Каждая из задач может содержать свой набор элементов и граничных условий для нахождения решения в различных постановках или при различных нагрузках. Задача динамического анализа ассоциативно связана с трёхмерной моделью. При изменении параметров или состава модели автоматически происходят соответствующие изменения и в задаче.





Для задания связей между трёхмерными телами используются сопряжения и степени свободы. На их основе система формирует список шарниров. Шарниры характеризуются геометрическими параметрами (размерами), коэффициентами трения (сухого, вязкого).

В качестве нагрузок для тел можно задать начальные линейные и угловые скорости, силы, моменты, пружины, гравитацию и т.д. Данные элементы создаются при помощи тех же команд, которые используются для создания граничных условий для описания задач конечно-элементного анализа. Величины нагрузок могут задаваться в виде константных величин или значений переменных, а также в нелинейном виде, при помощи графических зависимостей. С этой целью в системе используется новый объект "График". При помощи графика можно, например, задать значение силы, действующей на объект в зависимости от времени или величину силы упругости пружины в зависимости от её длины. Кроме этого, можно задавать зависимость величины нагрузки от значения, измеряемого датчиком. К примеру, можно задать зависимость крутящего момента мотора от скорости его вращения. Данная возможность позволяет описывать динамическую систему наиболее реалистично, так как реально большинство взаимосвязей в механических системах являются нелинейными.





Для исследования результатов динамического анализа введены специальные новые элементы - "Датчики". Датчик может измерять физические величины в конкретной точке модели, в центре тяжести тела. В системе также имеется возможности использовать датчик, измеряющий относительное положение или относительную скорость любых точек модели. При необходимости датчик может отображать измеряемые параметры в графическом виде (в виде векторов) при расчёте задаче. Это позволяет пользователю наглядно представить процессы, происходящие при динамическом анализе. Датчик может измерять большое число величин: координаты, линейные и угловые скорости, ускорения, силы реакций в шарнирах, усилия в пружинах и т.д.

При расчёте задачи динамического анализа система может учитывать контакты между твёрдыми телами. В задаче может быть задан список тел, контакт которых между собой следует учитывать.
Для наиболее естественного моделирования механических систем, пользователь имеет возможность задать контактные свойства материалов - коэффициенты трения, возникающего при контакте; коэффициенты восстановления, задающие поведение тел при ударе (отскок) и т.д.





Численные результаты динамического анализа могут быть представлены в виде графиков, которые могут быть созданы пользователем для снятия показаний датчиков.
Графики показывают зависимость измеряемых величин от времени. Их можно просматривать в специальных окнах в процессе расчёта или просмотреть после расчёта в команде "Графики", предназначенной для их редактирования и просмотра. Здесь же пользователь имеет возможность экспортировать рассчитанные данные в другие системы при помощи сохранения данных графика в буфер обмена или в текстовый файл.

Непосредственно в процессе расчета пользователь может наблюдать за поведением модели с любой точки. Результаты анализа сохраняются в рассчитанной модели и могут быть проиграны системой в любой момент времени без необходимости расчёта. По готовым результатам динамического анализа можно создавать анимационные ролики в формате AVI с требуемой частотой кадров и масштабом времени. Впоследствии такие ролики могут быть проиграны при помощи соответствующих программ.



Для расчёта задачи динамического анализа используется специальная команда "Расчёт". Она производит расчёт динамической модели по кадрам с одновременным выводом результатов на экран. Результатом является положение элементов модели на экране, вектора и траектории, отображаемые датчиками, изображения графиков. Команда позволяет приостанавливать и возобновлять расчёт, проигрывать рассчитанную последовательность на экране, выполнять покадровый просмотр, удалять часть рассчитанных данных и др. Уникальной инструментом в данной команде является возможность интерактивного воздействия пользователя на процесс расчёта при помощи манипулятора. Для этого пользователю необходимо кликнуть в одно из тел, участвующих в задаче динамического анализа и потянуть курсор. В системе возникает сила, приложенная к телу, которой пользователь может управлять при помощи мыши.