آموزش محیط Multibody Dynamics

علی داودالحسینی
دوره‌های کوتاه

بررسی گزینه های مختلف ماژول Multibody Dynamics در کامسول (COMSOL)

تحلیل پاندول دوبل در حالت های مختلف

تحلیل و بررسی یک ربات زیرسطحی

مدت آموزش: 84 دقیقه

تصاویری از پروژه‌های انجام شده در آموزش Multibody Dynamics در کامسول (COMSOL)

آشنایی با محیط Multibody Dynamics در کامسول (COMSOL)

از ماژول Multibody Dynamics می توان برای مدلسازی رفتار استاتیکی و دینامیکی اجزاء منعطف یا صلب که با استفاده از مفصل ها با درجه آزادی مشخص بهم متصل شده اند استفاده کرد. این اجزا سپس می توانند تحت ترکیب پیچیده ای از حرکت های خطی و چرخشی نسبت به یکدیگر قرار گیرند. برخی از کاربردهای وسیع این ماژول شامل کاربردهای خودرویی، مهندسی هوا فضا، بایومکانیک، ابزار بایوپزشکی (Biomedical)، رباتیک و تمام شبیه سازی های عمومی دینامیکی می شود.

بخش های اصلی این ماژول شامل The Multibody Dynamics Interface و The Lumped Mechanical System Interface می باشد.

امکان مدلسازی اجزاء منعطف و صلب

با استفاده از محیط Multibody Dynamics می توان برای مدلسازی قطعات منعطف (Flexible) یا صلب (Rigid) یا ترکیبی از هر دو بهره گرفت. اجزاء منعطف می توانند توسط Solid، Shell یا Beam تعریف شوند. آن ها همچنین می توانند از لحاظ هندسی یا از نظر خواص ماده غیرخطی باشند. مزیت استفاده از اجزا منعطف امکان مشاهده تنش‌ها وکرنش‌ها درون قطعه بسته به تئوری تعریف شده برای آن‌ها می‌باشد. اما درصورتی‌که قصد ساده سازی مدل یا چشم پوشی از تنش ها و تغییرشکل‌ها را داشته باشید می‌توانید اجزا را بصورت صلب مدل کنید.

تعریف Joint در محیط Multibody Dynamics

در این محیط امکان مدلسازی Joint های مختلف وجود دارد که در ادامه تصویر برخی از آن‌ها آورده شده است.

در هر کدام از این اتصالات امکان تعیین محورهای چرخش که در شکل با استفاده از بردار e نشان داده شده است و همچنین مرکز چرخش وجود دارد.

مدلسازی چرخ‌دنده‌ها در فیزیک Multibody Dynamics در کامسول (COMSOL)

در این محیط امکان تعریف 6 نوع چرخدنده نیز وجود دارد. همانگونه که میدانید چرخدنده‌ها وظیفه انتقال قدرت را بر عهده دارند و در بسیاری از سیستم‌های دینامیکی استفاده می‌شوند. در ادامه این 6 نوع چرخدنده را مشاهده خواهید کرد.

اتصال چرخ‌دنده‌ها از طریق Gear Pair

یک گزینه مهم دیگر در فیزیک Multibody Dynamics گزینه Gear Pair است که از طریق تنظیمات آن می‌توان دو چرخدنده مختلف را بهم متصل کرد. سه مدل Gear Pair وجود دارد شامل Worm and Wheel، Gear Pair و Rack and Pinion که اولی حالت عمومی‌تری دارد. در هر یک با توجه به کارکردش امکان اتصال نوع خاصی از چرخدنده‌های نشان داده شده در بخش قبل وجود دارد. در ادامه تصویر مربوط به هریک از آن‌ها را مشاهده می‌کنید که البته در ظاهر تفاوت چندانی با یکدیگر ندارند.

مکانیزم‌های دیگر محیط Multibody Dynamic

در ادامه برخی دیگر از مکانیزم‌های موجود در این فیزیک را مشاهده خواهید کرد. در این مکانیزم‌ها نیز بسته به نوع کارکرد امکان تعیین پارامترهای تعیین کننده که در شکل نیز مشخص هستند وجود دارد. علاوه بر موارد آورده شده در تصاویر دو مکانیزم حرکتی دیگر نیز با نا‌م‌های Base-Motion و Chain-Drive نیز وجود دارد که اولی مربوط به جابجایی پایه و دومی مربوط به مکانیزم زنجیر و چرخ است.

امکان تعریف دستور شرطی به منظور فعال یا غیرفعال کردن یک حرکت

در هر اتصالی در فیزیک Multibody Dynamics در کامسول (COMSOL) که بتوان یک حرکت تعریف کرد، مثلاً Prescribed Motion، می‌توان یک عبارت شرطی نوشت و مشخص نمود در چه زمانی یا پس از چه رویدادی این حرکت اتفاق بیفتد. این تنظیمات در بخش Activation Condition قابل انجام است.

تنظیمات و گزینه‌های مختلف دیگری نیز وجود دارد که در این مجموعه آموزشی در قالب دو مثال توضیح داده شده است.

توضیحات دوره 2 جلسه‌ای آموزش محیط Multibody Dynamics در کامسول

جلسه اول این آموزش بخشی از دوره جامع کامسول برای رشته مهندسی مکانیک است که در آن به آموزش مدلسازی با محیط Multibody Dynamics در قالب تحلیل یک پاندول دوبل ساده پرداخته شده است و در جریان حل این مثال اکثر گزینه‌های این محیط توضیح داده می‌شود.

جلسه دوم این آموزش نیز در واقع جلسه پنجم از آموزش مدلسازی تعامل سیال و سازه یا FSI در کامسول می‌باشد که به علت استفاده از محیط Multibody Dynamics در مدل‌سازی یک مکانیزم یا ربات زیرسطحی در این جلسه، تصمیم به استفاده از آن در این مجموعه آموزشی گرفتیم.

مطالب این آموزش از مثال های خود نرم افزار و سایت کامسول استفاده شده است و کاملاً معتبر و قابل استناد می باشند.