La simulación multicuerpo ( MBS ) es un método de simulación numérica en el que los sistemas multicuerpo están compuestos por varios cuerpos rígidos o elásticos . Las conexiones entre los cuerpos se pueden modelar con restricciones cinemáticas (como juntas) o elementos de fuerza (como amortiguadores de resorte). Las restricciones unilaterales y la fricción de Coulomb también se pueden utilizar para modelar los contactos de fricción entre cuerpos. [1] La simulación multicuerpo es una herramienta útil para realizar análisis de movimiento. A menudo se utiliza durante el desarrollo de productos para evaluar características de comodidad, seguridad y rendimiento. [2]Por ejemplo, la simulación multicuerpo se ha utilizado ampliamente desde la década de 1990 como un componente del diseño de suspensión de automóviles . [3] También se puede utilizar para estudiar cuestiones de biomecánica , con aplicaciones que incluyen medicina deportiva , osteopatía e interacción hombre-máquina. [4] [5] [6]
El corazón de cualquier programa de software de simulación multicuerpo es el solucionador . El solucionador es un conjunto de algoritmos de cálculo que resuelven ecuaciones de movimiento. Los tipos de componentes que se pueden estudiar mediante simulación multicuerpo van desde sistemas de control electrónico hasta ruido, vibración y dureza. [7] Los modelos complejos, como los motores, se componen de componentes diseñados individualmente, por ejemplo, pistones / cigüeñales . [8]
El proceso MBS a menudo se puede dividir en 5 actividades principales. La primera actividad de la cadena de proceso MBS es el "modelo maestro CAD 3D", en el que los desarrolladores de productos, diseñadores e ingenieros utilizan el sistema CAD para generar un modelo CAD y su estructura de ensamblaje relacionada con especificaciones dadas. Este modelo maestro CAD 3D se convierte durante la actividad "Transferencia de datos" a los formatos de datos de entrada MBS, es decir, STEP . El "Modelado MBS" es la actividad más compleja en la cadena de procesos. Siguiendo reglas y experiencias, el modelo 3D en formato MBS, múltiples límites, cinemática, fuerzas, momentos o grados de libertad se utilizan como entrada para generar el modelo MBS. Los ingenieros deben utilizar el software MBS y sus conocimientos y habilidades en el campo de la ingeniería mecánica y la dinámica de máquinas para construir el modelo MBS, incluidas las uniones y los enlaces. El modelo MBS generado se utiliza durante la siguiente actividad "Simulación". Las simulaciones, que se especifican mediante incrementos de tiempo y límites, como las condiciones de inicio, son ejecutadas por MBS Software, es decir, MSC ADAMS o RecurDyn . También es posible realizar simulaciones MBS utilizando paquetes gratuitos y de código abierto como MBDyn , con paquetes CAD como FreeCAD como procesadores pre-post, para preparar modelos CAD y visualizar resultados. La última actividad es el “Análisis y evaluación”. Los ingenieros utilizan directivas dependientes de casos para analizar y evaluar trayectorias, velocidades, aceleraciones, fuerzas o momentos en movimiento. Los resultados se utilizan para habilitar lanzamientos o para mejorar el modelo MBS, en caso de que los resultados sean insuficientes. Uno de los beneficios más importantes de la cadena de procesos MBS es la facilidad de uso de los resultados para optimizar los componentes del modelo maestro CAD 3D. Debido al hecho de que la cadena de proceso permite la optimización del diseño de componentes, los bucles resultantes se pueden utilizar para lograr un alto nivel de diseño y optimización del modelo MBS en un proceso iterativo. [9]
Ver también
- MSC Adams
Referencias
- ^ Schindler, Thorsten. "Simulación multicuerpo" . Cursos: Technische Universität München . Technische Universität München . Consultado el 20 de agosto de 2013 .
- ^ Larsson, Tobias. "Simulación dinámica multicuerpo en el desarrollo de productos" (PDF) . División de Diseño Asistido por Computadora Departamento de Ingeniería Mecánica Universidad Tecnológica de Luleå . Universidad Tecnológica de Luleå . Consultado el 29 de agosto de 2013 .
- ^ Blundell, Mike y Damian Harty (2004). El enfoque de sistemas multicuerpo para la dinámica del vehículo . Oxford, MA: Elsevier Butterworth-Heinemann. ISBN 0750651121.
- ^ Al Nazar, R .; T. Rantalainen; A. Heinonen; H. Sievänend; A. Mikkola (2008). "Enfoque de simulación multicuerpo flexible en el análisis de la tensión tibial durante la marcha" (PDF) . Revista de Biomecánica . 41 (5): 1036–1043. doi : 10.1016 / j.jbiomech.2007.12.002 . hdl : 10536 / DRO / DU: 30036187 . PMID 18191865 .
- ^ O'Riordain, K .; PM Thomas; JP Phillips; MD Gilchrist (agosto de 2003). "Reconstrucción de accidentes de traumatismo craneoencefálico del mundo real resultantes de caídas utilizando dinámica multicuerpo". Biomecánica clínica . 18 (7): 590–600. doi : 10.1016 / S0268-0033 (03) 00111-6 . hdl : 10197/5951 . PMID 12880706 .
- ^ "Sectores industriales: Biomecánica" . SIMPACK . SIMPACK AG . Consultado el 27 de agosto de 2013 .
- ^ "Definición de simulación de dinámica multicuerpo" . Bahía de funciones: RecurDyn . Consultado el 20 de agosto de 2013 .
- ^ "Introducción a SimMechanics" . MathWorks . Consultado el 20 de agosto de 2013 .
- ^ Faath, A. y Anderl, R. Uso interdisciplinario y coherente de un modelo CAD 3D para la educación CAx en estudios de ingeniería. En ASME 2016 International Mechanical Engineering Congress and Exposition (págs. V005T06A031-V005T06A031). Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos. Noviembre de 2016