游乐设施设计依据的法规标准（~Marc-Ansys）

• 游乐设施安全规定 ()

• 各种游乐设施的次级标准（~ 18170）

- 旋转木马型 - 滑动型 - 陀螺型 - 飞塔型 - 赛车型...

• 特种设备安全监察规程和技术规范

1.2游乐设施设计计算要求

一般要求：

• 设备的运动和受力分析；

• 荷载分析与计算，包括动荷载、静荷载、地震、风荷载、雪荷载、荷载组合等对设备强度、刚度、稳定性的影响；

• 设计计算输入完整正确，计算项目齐全，方法正确，流程清晰，计算输出符合规范要求；

• 重要产品和关键受力部件应利用计算软件进行分析计算，包括：

- 采用虚拟样机方法对复杂运动类型的游乐设施进行运动学和动力学分析； ——设备整体刚度、稳定性、抗倾覆、侧滑计算； ——整套设备及主要受力部件的疲劳寿命计算； ——受力结构及其重要部位的强度和局部应力集中分析； ——传动系统、液压系统、气动系统的受力及选型计算； ——重要焊缝的强度和疲劳计算及合理布置； - 高强度螺栓、地脚螺栓的强度和断裂失效分析；...

1.3游乐设施仿真应用方向

2. 解决方案 2.1 单点解决方案

• 系统动力学：亚当斯

• 强度、刚度：MSC

• 安全、稳定：MSC

• 振动分析：MSC

• 结构优化：MSC

• 疲劳和耐久性：MSC

• 控制、液压：Easy5

2.2 多学科联合解决方案

2.2.01 刚柔耦合：Adams+MSC

• 通过集成灵活的组件提高系统动力学仿真精度

• 帮助获得更准确的负载和应力分析

• 从任何有限元分析软件获取组件灵活性信息

- - 马克- - Ansys

• 包括线性和非线性灵活性

2.2.02 综合疲劳：

亚当斯++

2.2.03机电结合：

亚当斯+Easy5

• Adams 建立了系统动力学模型。 油缸的液压驱动力由液压系统仿真模型提供，Adams反馈油缸的位移和速度。

•Easy5建立液压系统仿真模型

2.3 游乐设施仿真平台框架

• 使用最专业的工具和软件来解决不同学科和领域的问题；

• 不同专业软件可以在统一框架下共享模型，减少重复建模和数据传输损失；

• 不同的工具和软件之间具有无缝的数据接口，可以轻松地进行多学科集成，以解决产品面临的工程问题；

• 结构分析、疲劳分析、液压仿真软件和多体动力学软件Adams具有无缝的双向数据传输接口，可以有效构建产品开发的综合仿真分析平台。

2.4 亚当斯概述

• Adams (of)：机械系统自动化动力学仿真软件。

• 系统级运动模拟

• 大型通用机构大位移运动分析软件

• 用于构建复杂机械系统的“功能虚拟原型”，真实地模拟真实工作条件下的所有运动

• CAE领域应用最广泛、应用行业最多的机械系统动力学仿真工具，全球市场占有率超过65%。

2.4.01 Adams产品功能概述

• 系统级运动学和动力学仿真

- 研究机构的运动规律，进行干涉检查、轨迹研究等。 - 分析部件的详细受力以及力与运动的关系。

• 为有限元分析和疲劳寿命分析提供准确的载荷条件

• 系统级模态和振动分析

- 频域振动分析能力 - 分析机械系统模态频率、振动形状、频率响应、模态能量分布等 - 减振设计和振动优化

• 与控制系统集成以实现精确的机电一体化协同仿真

- 联合仿真 - 控制导入 - FMI

• 通过检查多种设计方案来加速设计创新

- 设计研究、实验设计和优化 - 快速评估多个设计变量 - 帮助理解多个设计因素之间的相互关系 - 识别目标参数响应面

2.4.02 Adams产品功能模块

2.4.03 有限元积分

与有限元集成

2.4.04 亚当斯/

大大缩短刚柔耦合系统的搭建时间。

2.4.05 亚当斯/弗莱克斯

亚当斯/弗莱克斯

将组件弹性属性添加到模型中：

• 支持MARC、ANSYS、I-DEAS等专业有限元分析软件导出模态中性文件；

• Craig- 组件模态综合；

• 弹性体各模态模态形状的动画播放；

• 用户可以定义作用在弹性体上的分布载荷；

• 支持弹性体变形、应力、应变彩色云图动画播放；

• 可计算高精度负载数据；

• 为后续振动分析准备高精度模型；

• 支持多学科系统优化。

2.4.06 有限元部分

• FE Part 是Adams 原生的非线性组件建模对象，可准确模拟具有大几何变形特性的组件。

• 采用MSC的绝对节点坐标方程（ANCF）和几何精确梁方程（GEBF）的基本算法，ANCF可以很好地处理结构大变形、大位移的非线性计算问题。 同时，通过改善单元形状函数的技术，Adams可以克服传统ANCF中出现的剪切锁定现象。

2.4.07 亚当斯/

亚当斯/

• Adams 中的嵌入函数考虑了材料非线性、大几何变形以及组件边界条件非线性的影响。

• 直接读取BDF 文件生成柔性体。

• Adams/Flex 工具具有文件转换功能。

2.08.4.ACSI

亚当斯--(ACSI)

• MBD 和隐式非线性耦合

• 充分利用Marc的非线性分析能力

• ACSI 工作流程

2.4.09 亚当斯/

特征：

• 测试数据校对

• 彩色云显示

• 强大的绘图功能

• 热点表

• 模态应力恢复

• 加载时间历史DAC 和文件输入和输出

• 与有限元或软件交换数据以进行疲劳寿命预测

2.4.10 与控制系统集成

通过从控制系统仿真软件导入更真实的控制系统模型来提高模型可信度。

与控制系统集成

2.4.11 亚当斯/

2.4.12 亚当斯/FMI

• Mock- – 开放标准

• 提高不同软硬件的集成性能，达到半物理策略的目的

/Model/ 在 from 的循环中

• FMI —

• 通过FMI协议，Adams可以与其他仿真工具（如Easy5等）进行模型共享或联合仿真。

2.4.13 亚当斯/

特征：

• 使用相同模型进行频域系统级振动分析

• 定义频域相关模型元素（振动激励信号、振动测试信号……）

• 执行频域相关分析（正交模式、频率响应、模态能量分布）

• 直观地输出频域振动相关结果（系统模式、频率响应波特图、模态能量分布表...）

• 与DOE 工具结合优化振动特性

2.4.14 亚当斯/

• 传统的情景研究方法 – 只能比较情景 A 和情景 B

• Adams/ – 根据样本空间和响应面执行 DOE，以更深入地了解系统性能

亚当斯/

2.4.15 特色建模工具

特色建模工具

亚当斯/当前包括：

• 齿轮模块

• 皮带模块

• 链条模块

• 模块

• 电缆模块

• 电机模块

• 凸轮模块

2.5 MSC Easy5 概述

V5（工程分析系统）——控制系统和多学科动态系统建模和分析软件，MSC Easy5是一款针对控制系统和多学科复杂系统的软件：

• 建模

• 分析工具

• 适用于各种CAE软件模型的集成仿真环境

• 基于数学链接符号、控制系统框图或工程系统组件图的模型

• 强大的控制系统分析能力

• 适用于多学科复杂系统的建模和仿真

2.5.1 MSC Easy5 产品模块

2.5.2 通用分析与控制系统库

应用领域：

• 一般动态系统建模

• 积分器

• 控制器

• 数字/模拟系统

• 非线性系统分析

• 开关和逻辑

• 数学函数

• 信号发生器