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
8 b7 i, C: _7 A  O1 ^設(shè)計研究院
$ ?: B0 f  R, h1 R: }/ ?. K( Y馮克勇

: E6 F2 J, c) J# W. K

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，通過裝配約束進(jìn)行運(yùn)動模擬，使設(shè)計人員能夠很直觀地看到設(shè)備的運(yùn)動情況，給設(shè)計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，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。

" j, k  ^! Z5 f1、
變形體模型的建立
1 k- I% q4 B1 _- G
由于Inventor中的運(yùn)動模擬均是通過約束驅(qū)動實(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)動的結(jié)果只能是零部件的剛體運(yùn)動。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)動軌跡以實(shí)現(xiàn)變形的模擬。
本例中，鋼坯
薄，并且鋼坯在厚度方向上的變形是上下對稱的，根據(jù)軋制速度及鋼坯咬入情況，我們將鋼坯分成多個變形體(如圖2所示)，從圖中看到，經(jīng)過第9個變形體后，鋼坯的咬入過程就已完成，所以，我們通過前9個變形體的運(yùn)動分析，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ΨQ的，所以在合成鋼坯中，每個變形體為兩塊(上下各一塊) ，前9個變形體重疊后如圖3所示。第10個及以后的變形體的重疊方法以此類推。 2、
約束的設(shè)定
: D. X1 w' ]) k$ l% v1 Q% Y1 c; T
5 U2 q, I! E; \/ Y0 E' o- v在整個變形過程中

: o' E" k- [! q，各變形體在運(yùn)動過程中分時段與基體重合，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，在軋制過程中，基體也在移動，故我們建立了一個固定的虛擬體(可設(shè)為不可見體)作為鋼坯運(yùn)動的參照(如圖5所示)，軋輥的轉(zhuǎn)動速度及基變形體的移動秩序均可以通過基體的移動來確定。
在本例
  e* B0 Q: e9 b( \. n，在施加約束時，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)動約束，L的長度為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：

3 m1 y1 z4 d5 [: `" v$ S
1 Z' M- m4 W1 k% a
x1=s0 (1- p1)
x2= s0 (1-p 2)
6 o4 v' b  d0 Qx3= s0 (1- p 3)
x4= s0 (1- p 4)
- f& o! _+ s/ ]9 Q+ u  s; Z( P………
! s- a5 V9 e6 Dx9= s0 (1
……
6 d7 X9 u+ ^. h; l' z% o7 Zx1、

7 d" u* j" w! ?; H3 j# ^p1、p2、p3、p4…..p9…___x1~x9的控制變量；
(2)軋輥旋轉(zhuǎn)角度：
A= ( L/R ) * 1 de
) s! b7 s$ g. @A____軋輥轉(zhuǎn)角(度)
: P' @5 U5 R) N$ ?9 {: j  E
" ?0 t( _4 d  m* s- P, wL____鋼坯移動距離(
R____軋輥半徑，式中* 1 deg / 1 m
制變量：
, |% [  f/ p3 ^% |p1=sign(L -
: E+ u5 y0 L8 R$ ]! c4 ^; \5 H0 Yp2=sign(L - L0 -
: Y! d% V) p5 o( r1 @. p8 Tp3=sign(L - L0 – 2*dl
p4=sign(L - L0 - 3*dlt)
……
P9=sig
……
5 E& W0 P: \5 ^/ H9 }7 h：L0_

dlt____相鄰變形體的變形部分在機(jī)體移動方向上的差
% Y' a1 g0 A2 q) e" q移動的，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時返回
7 H* o9 ]! g9 U1 `5 b通過以上實(shí)例，本文簡單描述了Inventor中變形體演示的實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然，實(shí)現(xiàn)變形并
5 i4 ^+ G  m% Z, h' X. Y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。

編
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”和時間軸的關(guān)系。
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) V' r0 N8 Q, R% _0 v/ m: b' O2 p6 L
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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)零件在不同時間的變形。例如彈簧的壓縮過程