Autodesk Inventor 應(yīng)用案例

非飛520

在Inventor中實(shí)現(xiàn)變形體的模擬

四川.德陽第二重型機(jī)械集團(tuán)公司
1 v$ X% Z5 h7 p% r設(shè)計(jì)研究院
& F. i+ ]# T5 Q5 }  Q馮克勇

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Inventor是目前使用較為廣泛的三維CAD軟件，它具有強(qiáng)大的產(chǎn)品造型和裝配功能，同時(shí)，通過裝配約束進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬，使設(shè)計(jì)人員能夠很直觀地看到設(shè)備的運(yùn)動(dòng)情況，給設(shè)計(jì)工作帶來了極大地方便。但是，通過裝配約束所能實(shí)現(xiàn)的都是機(jī)構(gòu)的剛體運(yùn)動(dòng)，而不能模擬物體的變形情況，在實(shí)際工作中，往往需要觀看一些物體的變形情況(如軋制過程中鋼坯的變形、擠壓成型等)。本文就這一問題，提出了一種解決途徑，下面通過一個(gè)軋制過程中鋼坯變形的示例(軋制模型如圖1所示)，敘述了如何實(shí)現(xiàn)這一目的方法。
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! ^" J/ [! \2 X9 t4 P變形體模型的建立

由于Inventor中的運(yùn)動(dòng)模擬均是通過約束驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，而約束又是建立在設(shè)備中各零部件的之間的裝配關(guān)系，所以驅(qū)動(dòng)的結(jié)果只能是零部件的剛體運(yùn)動(dòng)。為了實(shí)現(xiàn)物體的變形，我們采用了多及變形過程中的各變形體分別建模，然后將其重疊為一體(當(dāng)然，應(yīng)關(guān)閉輪廓顯示)，利用Inventor提供的函數(shù)，分別設(shè)置重疊體中各變形體的運(yùn)動(dòng)軌跡以實(shí)現(xiàn)變形的模擬。
' x% s: B% v) ]1 F, H本例中，鋼坯
薄，并且鋼坯在厚度方向上的變形是上下對(duì)稱的，根據(jù)軋制速度及鋼坯咬入情況，我們將鋼坯分成多個(gè)變形體(如圖2所示)，從圖中看到，經(jīng)過第9個(gè)變形體后，鋼坯的咬入過程就已完成，所以，我們通過前9個(gè)變形體的運(yùn)動(dòng)分析，就可以了解實(shí)現(xiàn)變形模擬的過程，因?yàn)殇撆鞯淖冃问巧舷聦?duì)稱的，所以在合成鋼坯中，每個(gè)變形體為兩塊(上下各一塊) ，前9個(gè)變形體重疊后如圖3所示。第10個(gè)及以后的變形體的重疊方法以此類推。 2、
4 H! \1 Z9 R$ W. T約束的設(shè)定
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在整個(gè)變形過程中
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，各變形體在運(yùn)動(dòng)過程中分時(shí)段與基體重合，就可達(dá)到變形的效果。因此，各變形體的位置約束均以基體為基準(zhǔn)，同時(shí)，在軋制過程中，基體也在移動(dòng)，故我們建立了一個(gè)固定的虛擬體(可設(shè)為不可見體)作為鋼坯運(yùn)動(dòng)的參照(如圖5所示)，軋輥的轉(zhuǎn)動(dòng)速度及基變形體的移動(dòng)秩序均可以通過基體的移動(dòng)來確定。
在本例
，在施加約束時(shí)，變形體與基體的側(cè)面和端面應(yīng)同向平齊，平齊距離為0。而在鋼坯的厚度方向上，同向平齊的距離為s，初始的s值為s0=(h0-h1)/2，變形后的s值為s1=0(如圖6所示)。變形體1~9在咬入軋輥后，約束變量s依次由s0變?yōu)?/font>s1，這樣就實(shí)現(xiàn)了鋼坯由厚到薄的變形過程。取基體與虛擬體的距離L為驅(qū)動(dòng)約束，L的長(zhǎng)度為L0~Lmax，Lmax是鋼坯從開始軋制到軋制完成后基體的總行程。軋輥的轉(zhuǎn)速可通過L換算，各變形體及軋輥的約束關(guān)系如下： (1)鋼坯厚度控制距離：
7 k) W' ]5 N+ T
5 K/ D; j2 U7 R% U
& k) y6 d9 U8 Y1 i- g8 T
x1=s0 (1- p1)
x2= s0 (1-p 2)
x3= s0 (1- p 3)
x4= s0 (1- p 4)
………
x9= s0 (1
……
9 f" o$ |# ^* [x1、

8 @% p; G5 m$ M7 M) Hp1、p2、p3、p4…..p9…___x1~x9的控制變量；
(2)軋輥旋轉(zhuǎn)角度：
4 z( g$ D+ _. H7 K. N. M$ D; ^A= ( L/R ) * 1 de
7 T* E  w/ G' @" dA____軋輥轉(zhuǎn)角(度)

2 W3 p% Z* t5 T5 S- ^" ML____鋼坯移動(dòng)距離(
R____軋輥半徑，式中* 1 deg / 1 m
制變量：
p1=sign(L -
p2=sign(L - L0 -
p3=sign(L - L0 – 2*dl
p4=sign(L - L0 - 3*dlt)
9 p, p- k* c, e: H3 R……
3 ]/ L/ S6 i7 K! k) T, B+ b5 E& LP9=sig
7 {- v- n* @, B# w+ ^  \……
：L0_
7 C$ w* _) @2 Y* \3 ]/ s5 G' t
+ h, V4 R1 ^9 `! ~, Qdlt____相鄰變形體的變形部分在機(jī)體移動(dòng)方向上的差
8 R4 |& g3 a5 ]+ B( g移動(dòng)的，故各變形體之間的dlt值相等。 (expr)是Inventor的內(nèi)部函數(shù)，當(dāng)expr<=0時(shí)返回
7 T7 E) l: W# y5 T- u通過以上實(shí)例，本文簡(jiǎn)單描述了Inventor中變形體演示的實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然，實(shí)現(xiàn)變形并
此種方法，本文只是提出一種方法供大家參考，希望廣大的讀者朋友能提出更多更好的方法來與我們共同交流。
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tor10.0和之后的版本中，零件的顯示與消失（包括淡入淡出）都可以通過Inventor Studio實(shí)現(xiàn)。

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具體方法是：在Inventor的下拉菜單中選擇“應(yīng)用程序”“Inventor Studio”，然后設(shè)定零件的“褪色度”和時(shí)間軸的關(guān)系。


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4 I6 `; Z! A, r# h) b& T5 k

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另外，有興趣的Inventor愛好者可以嘗試使用Inventor的“自適應(yīng)”技術(shù)來實(shí)現(xiàn)零件在不同時(shí)間的變形。例如彈簧的壓縮過程