Multibody Dynamics Module

Analyze Rigid- and Flexible-Body Assemblies with the Multibody Dynamics Module

Multibody Dynamics Module

Análise do mecanismo de prato cíclico que controla a orientação das pás do rotor de um helicóptero. A simulação transiente com projetos de pás rígidas e flexíveis oferece compreensão das medidas de desempenho úteis, tais como a deformação das pás e a força de sustentação.

Ferramentas para Projetar e Otimizar Sistemas Multicorpos

O Multibody Dynamics Module é uma expansão do Structural Mechanics Module que proporciona um conjunto avançado de ferramentas para projetar e otimizar sistemas de mecânica estrutural multicorpos usando a análise de elementos finitos (FEA). O módulo permite que sejam simulados sistemas mistos de corpos flexíveis e rígidos, onde cada corpo pode ser submetido a grandes rotações e translações. Essas análises ajudam a identificar pontos críticos em sistemas multicorpos, permitindo assim que se faça análises estruturais mais detalhadas dos componentes. O Multibody Dynamics Module permite analisar as forças sofridas por segmentos da estrutura e as tensões geradas em componentes flexíveis as quais podem levar a falhas devido a grandes deformações ou fadiga.

Usufrua de uma Biblioteca de Junções

Uma biblioteca de juntas predefinidas está inclusa no módulo para que se possa especificar de maneira fácil e eficaz as relações entre diferentes componentes de um sistema multicorpos, no qual apenas certos tipos de movimento são permitidos entre os componentes interconectados. As juntas conectam dois componentes através de ligações, onde um componente move-se independentemente no espaço, enquanto o outro é forçado a seguir um movimento específico, de acordo com o tipo de junta. Os tipos de junta no Multibody Dynamics Module são de uso geral, de modo que permitem modelar qualquer tipo de junção. Os pesquisadores e engenheiros podem, portanto, projetar modelos de mecânica estrutural multicorpos precisos usando os tipos de juntas a seguir:

  • Prismática (3D, 2D)
  • Dobradiça (3D, 2D)
  • Cilíndrica (3D)
  • Helicoidal (3D)
  • Plana (3D)
  • Esférica (3D)


Imagens adicionais:

Orientação de movimento para juntas prismáticas, dobradiças, cilíndricas e helicoidais. Orientação de movimento para juntas prismáticas, dobradiças, cilíndricas e helicoidais.
Orientação de movimento para juntas planas, esféricas, esfera-cilindro e disco-ranhura Orientação de movimento para juntas planas, esféricas, esfera-cilindro e disco-ranhura
The stresses in the gearbox housing and the sound pressure level in the surrounding air (top and bottom-right) of a 5-speed synchromesh gearbox inside a manual transmission vehicle. The frequency spectrum of the normal acceleration at one of the points on the gearbox is also shown (bottom-left). The stresses in the gearbox housing and the sound pressure level in the surrounding air (top and bottom-right) of a 5-speed synchromesh gearbox inside a manual transmission vehicle. The frequency spectrum of the normal acceleration at one of the points on the gearbox is also shown (bottom-left).
Um mecanismo de prato cíclico é usado para controlar a orientação das pás do rotor de um helicóptero. Este exemplo mostra uma aplicação derivada do modelo onde somente o ângulo de ataque das pás pode ser alterado, mas tanto análises transientes como de frequência natural podem ser realizadas. Um mecanismo de prato cíclico é usado para controlar a orientação das pás do rotor de um helicóptero. Este exemplo mostra uma aplicação derivada do modelo onde somente o ângulo de ataque das pás pode ser alterado, mas tanto análises transientes como de frequência natural podem ser realizadas.
O modelo de um motor recíproco de três cilindros, contendo componentes rígidos e flexíveis, é usado para maximizar a potência do motor e para o projeto dos componentes estruturais. O modelo de um motor recíproco de três cilindros, contendo componentes rígidos e flexíveis, é usado para maximizar a potência do motor e para o projeto dos componentes estruturais.
Plot of stresses in an induction motor's housing (top) and the magnetic flux density in the rotor (bottom-left). The rotor orbit at two bearing locations is also shown (bottom-right). Plot of stresses in an induction motor's housing (top) and the magnetic flux density in the rotor (bottom-left). The rotor orbit at two bearing locations is also shown (bottom-right).

Total Flexibilidade em Análises Multicorpos

Os componentes de um sistema que são submetidos a deformações podem ser modelados como flexíveis, enquanto outros, ou mesmo partes deles, podem ser especificados como rígidos. É possível incluir materiais com propriedades não lineares nos projetos e análises de dinâmica multicorpos ao combinar modelos do Multibody Dynamics Module com o Nonlinear Structural Materials Module ou Geomechanics Module. O restante das físicas que podem ser modeladas com o COMSOL Multiphysics e o conjunto de módulos de aplicação específica, como, por exemplo transferência de calor ou fenômenos elétricos, podem ser acopladas às físicas descritas pelo Multibody Dynamics Module.

Pode-se realizar análises da dinâmica multicorpos transientes, no domínio de frequência, análise modal e em regime permanente. Junções podem ser associadas a molas lineares/de torção com propriedades de amortecimento, forças e momentos aplicados e movimento prescrito em função do tempo. As análises e recursos de pós-processamento incluem:

  • Deslocamento/rotação relativa entre dois componentes e suas velocidades
  • Forças e momentos de reação em uma junta
  • Sistema de referências de coordenadas locais ou globais
  • Tensões e deformações em corpos flexíveis
  • Análise da fadiga de corpos flexíveis críticos, quando combinado ao Fatigue Module

Frequentemente, o movimento entre dois componentes é restrito devido a presença ou atuação de outros objetos físicos. A limitação e o travamento condicional do movimento relativo podem ser especificados para as junções a fim de definir e modelar totalmente esses sistemas complexos. Na robótica, por exemplo, o movimento relativo entre dois braços pode ser definido por uma função predifinida do tempo. As junções também podem sofrer a ação de molas, e fatores de amortecimento adequados podem ser incluídos no Multibody Dynamics Module.

Multibody Dynamics Module

Recursos do Produto

  • As juntas podem ser forçadas a limitar o movimento relativo entre os dois componentes conectados
  • As juntas podem ser bloqueadas para fixar o movimento relativo entre os dois componentes conectados em um valor específico
  • Condições de mola podem ser aplicadas em um movimento relativo a uma articulação ou no equilíbrio ou com pré-deformação
  • Sistemas mecânicos concentrados podem ser construídos, consistindo de massas, amortecedores, molas e outros mais.
  • Condições de amortecimento e amortecimento viscoso podem ser definidos para especificar as perdas em um movimento relativo em uma articulação
  • As juntas podem ser definidas a descrever um movimento relativo entre os componentes conectados
  • Perda por fricção de uma articulação pode ser adicionada a um tipo de junta: Prismática, Dobradiça, Cilíndricos, Parafuso, Planar e Bola.
  • Condição seguidor de came.
  • Forças e movimentos podem ser adicionados para todo tipo componentes em anexos às articulações
  • Mecanismos podem ser inicializados para transladar e rotacionar rigidamente com as velocidades dadas em torno do centro de rotação específica

Áreas de Aplicação

  • Aeroespacial
  • Automobilístico
  • Dinâmica de motores
  • Mecatrônica
  • Robótica
  • Biomecânica
  • Instrumentos biomédicos
  • Dinâmica veicular
  • Simulações dinâmicas gerais de montagens mecânicas

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

Modeling Vibration in an Induction Motor

Helicopter Swashplate Mechanism

Vibrations in a Compound Gear Train

Hinge Joint Assembly

Dynamics of Double Pendulum

Shift into gear

Modeling of Centrifugal Governor

Differential Gear Mechanism

Stresses and Heat Generation in Landing Gear

Three-Cylinder Reciprocating Engine

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