振動(dòng)系統的虛擬樣機模型及模態(tài)仿真介紹

　　首先創(chuàng )建一個(gè)ADAMS模型，設置好工程名稱(chēng)、單位和重力屬性等，進(jìn)入ADAMS/View環(huán)境。然后在Setting中設置界面參數，選擇合適的柵格大小、點(diǎn)線(xiàn)大小和粗細、顏色等，也可以修改單位制和重力加速度等。設置完畢之后，在原點(diǎn)處創(chuàng )建一個(gè)固定在地面的幾何點(diǎn)(Point)，選擇合適的高度，在其正上方建立一個(gè)立方體(Box)。默認建立的長(cháng)方體不是關(guān)于xoy面對稱(chēng)的，因此需要在Modify選項中修改定位坐標。在幾何點(diǎn)(Point)和立方體(Box)之間添加彈簧阻尼器(Spring-Damper)。點(diǎn)擊Render，可以以三維模型的形式顯示建立好的模型如圖1所示。

　　質(zhì)量-阻尼-彈簧系統的動(dòng)力學(xué)方程為：

　　其中，x為質(zhì)量m的位移，k為彈簧剛度系數，c為阻尼系數。

　　根據無(wú)阻尼固有圓頻率和阻尼比公式，將式(1)寫(xiě)成如下形式：

　　(2) 其中為無(wú)阻尼固有圓頻率，為阻尼比。

　　在建立了質(zhì)量-阻尼-彈簧系統的模型之后，需要修改模型的參數。右擊選中的對象，選擇Modify選項可以修改質(zhì)量塊的質(zhì)量參數以及彈簧的剛度和阻尼參數等。質(zhì)量塊的質(zhì)量設置為1KG。彈簧參數的修改界面如圖2所示。將彈簧的剛度系數設置為1(newton/mm)，彈簧阻尼系數設置為0.0006(newton-sec/mm)，預載荷設置為0N。

　　二、線(xiàn)性模態(tài)仿真

　　點(diǎn)擊Simulation按鈕，設置仿真時(shí)間為10s，仿真步數為200。點(diǎn)擊Detailed Simulation Panel按鈕，彈出仿真控制界面，如圖3所示。選擇Compute linear modes按鈕，可以進(jìn)行振動(dòng)分析。

　　通過(guò)圖3界面可以求取質(zhì)量-阻尼-彈簧系統的固有頻率，如圖4所示。計算結果包括4列：無(wú)阻尼固有圓頻率(UNDAMPED NATURAL FREQUENCY)、阻尼比(DAMPINGRATIO)、本征值的實(shí)部(REAL)和本征值的虛部(IMAGINARY)。第1～6階為無(wú)阻尼態(tài)，表現為質(zhì)量塊的剛體運動(dòng)，第7～9階為過(guò)阻尼態(tài)。第10階為1階非剛體模態(tài)，其本征值包含本征值的實(shí)部和虛部?jì)刹糠?，為質(zhì)量塊沿垂直方向的彈性振動(dòng)特性，它是我們在工程應用中關(guān)心的模態(tài)。

　　通過(guò)理論計算也可以得到無(wú)阻尼固有頻率：

　　阻尼比的計算公式為：

　　本征值的計算公式為：

　　通過(guò)將理論計算值與圖4對比發(fā)現，ADAMS分析的固有頻率結果與理論計算值是完全一致的。

　　ADAMS可以自動(dòng)計算質(zhì)量-阻尼-彈簧系統的特征值，如圖5所示?？梢钥闯?，其特征值是在復坐標中顯示的。

　　還可以查看虛擬樣機的各階振型，并以動(dòng)畫(huà)形式顯示，如圖6所示。點(diǎn)擊display next mode和display previous mode，可以查看下一階和上一階模態(tài)振型。點(diǎn)擊animate the display mode可以將當前振型以動(dòng)畫(huà)形式顯示。

后處理分析結果