SimulationX精解與實例多學(xué)科領(lǐng)域系統(tǒng)動力學(xué)建模與仿真

前言

2008的金融危機再一次證明技術(shù)創(chuàng)新是企業(yè)應(yīng)對金融危機最有效的手段。技術(shù)創(chuàng)新對于我國制造業(yè)意味著企業(yè)研發(fā)信息化，目前以CAD為主導(dǎo)的產(chǎn)品研發(fā)信息化重幾何結(jié)構(gòu)、輕性能設(shè)計，強信息集成、弱模型集成，缺乏系統(tǒng)綜合創(chuàng)新設(shè)計能力，造成制造企業(yè)在產(chǎn)品研發(fā)方面核心能力的缺失。尤其在復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)過程中，以產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理為核心的PDM／PLM系統(tǒng)強調(diào)產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)管理，而對CAE協(xié)同分析仿真過程的支撐相對較弱，不能有效支撐復(fù)雜產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計仿真過程中數(shù)據(jù)、模型、知識、資源及過程的統(tǒng)一管理。復(fù)雜高性能機電系統(tǒng)對產(chǎn)品設(shè)計在理論、方法和技術(shù)手段三個層面提出了新的挑戰(zhàn)。對象的本構(gòu)多域性及復(fù)雜性用現(xiàn)有的單領(lǐng)域工具無法解決，這就需要一種以知識可重用、系統(tǒng)可重構(gòu)為模式的復(fù)雜產(chǎn)品建模、分析、仿真、優(yōu)化一體化的設(shè)計技術(shù)，即機、電、液、控、熱一體化設(shè)計的多學(xué)科設(shè)計技術(shù)。歐美于1996年開始有針對性地開展了多領(lǐng)域物理建模與分析，提出了具有普適性、可拓展的多領(lǐng)域物理建模語言Modelica，并成立了開放的國際Modelica合作組織，旨在為新一代復(fù)雜機電系統(tǒng)設(shè)計方法與技術(shù)提供模型知識的表達(dá)、計算的規(guī)范。Modelica被認(rèn)為是IT技術(shù)與工業(yè)領(lǐng)域具有里程碑意義的基礎(chǔ)創(chuàng)新，近年來該技術(shù)在一批重要行業(yè)典型產(chǎn)品的開發(fā)中得到成功應(yīng)用，得到國際研究機構(gòu)及工業(yè)界的認(rèn)同，發(fā)展迅猛。2006年6月法國達(dá)索系統(tǒng)宣布以Modelica為技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實施“knowledge inside”，國外許多重要企業(yè)及研究機構(gòu)已宣布以Modelica為模型表達(dá)標(biāo)準(zhǔn)，如歐共體組織ITEA2項目。目前Modelica已成熟地應(yīng)用在于航空航天、汽車和工程機械等領(lǐng)域。該類仿真軟件的代表為德國ITI公司的SimulationX。

內(nèi)容概要

本書以SimulationX軟件作為研究平臺，全面講述了多學(xué)科領(lǐng)域系統(tǒng)動力學(xué)建模與仿真技術(shù)的基本原理、建模方法和計算分析。本書主要講述了SimulationX的宋裝和使用介系統(tǒng)建模的基本原理和方法、仿真計算類型和數(shù)據(jù)后處理方法，并結(jié)合實例，由淺人深，通過一步一步圖文并茂的闡述，最后能利用SimulationX來完成各種工程系統(tǒng)的多學(xué)科復(fù)雜，建模和分析。第8章列舉了SimulationX在典型工程領(lǐng)域的汝用案例，既有詳細(xì)的建模流程，又有對仿真結(jié)果的分析說明，涉及了機械、液壓、電、磁和熱等物理領(lǐng)域，具有較高的專業(yè)理論水平和工程應(yīng)用價值。    本書面向高等院校工程專業(yè)的本科生和研究生，以及SimulationX的初學(xué)者。對于從事多學(xué)科領(lǐng)域系統(tǒng)動力學(xué)建模的廣大科技工作者和工程技術(shù)人員來說，本書亦可作為入門性教材。

書籍目錄

序(一)序(二)前言第1章 多學(xué)科領(lǐng)域系統(tǒng)動力學(xué)建模與仿真技術(shù)概述  1.1 MATLAB/Simulink  1.2 AMESim  1.3 SimulationX第2章 多學(xué)科領(lǐng)域系統(tǒng)動力學(xué)仿真軟件SimulationX概述  2.1 開發(fā)理念  2.2 軟件模塊  2.3 建模方式  2.4 分析功能  2.5 版本類型第3章 如何使用SimulationX  3.1 運行SimulationX模型實例    3.1.1 打開模型文件    3.1.2 修改參數(shù)    3.1.3 運行仿真  3.2 創(chuàng)建模型    3.2.1 選擇元件    3.2.2 連接元件    3.2.3 輸入?yún)?shù)    3.2.4 時域的瞬態(tài)仿真    3.2.3 顯示結(jié)果    3.2.6 頻域的穩(wěn)態(tài)仿真  3.3 ITI SimulationX對不同種類系統(tǒng)的建模與分析第4章 圖形用戶界面(GUI)  4.1 概述    4.1.1 工具窗口    4.1.2 文檔窗口  4.2 軟件的使用    4.2.1 菜單欄和工具欄    4.2.2 學(xué)科庫    4.2.3 結(jié)構(gòu)視圖和3D視圖    4.2.4 模型瀏覽器    4.2.5 輸出區(qū)    4.2.6 任務(wù)欄    4.2.7 結(jié)果窗口管理器第5章 系統(tǒng)建模的基本原理  5.1 三種建模方式    5.1.1 面向物理對象的建模    5.1.2 面向信號的建模    5.1.3 基于方程和算法的建模  5.2 創(chuàng)建模型    5.2.1 SimulationX的用戶界面    5.2.2 單元類型和學(xué)科庫    5.2.3 模型的創(chuàng)建和修改  5.3 參數(shù)和結(jié)果    5.3.1 屬性窗口    5.3.2 參數(shù)    5.3.3 初始值    5.3.4 結(jié)果變量    5.3.5 全局參數(shù)  5.4 特殊主題    5.4.1 特征曲線和特征圖    5.4.2 3D視圖    5.4.3 特殊模型構(gòu)件第6章 計算分析  6.1 時域內(nèi)的瞬態(tài)仿真    6.1.1 仿真設(shè)置    6.1.2 時域內(nèi)的計算流程    6.1.3 可選用的求解器    6.1.4 性能分析器    6.1.5 結(jié)果的動畫顯示  6.2 頻域內(nèi)的穩(wěn)態(tài)仿真    6.2.1 穩(wěn)態(tài)仿真基礎(chǔ)    6.2.2 穩(wěn)態(tài)仿真的屬性對話框    6.2.3 屬性對話框中的System頁面    6.2.4 屬性對話框中的Method頁面    6.2.5 穩(wěn)態(tài)仿真的結(jié)果窗口  6.3 穩(wěn)態(tài)(靜態(tài))平衡計算  6.4 線性系統(tǒng)分析    6.4.1 固有頻率和模態(tài)分析    6.4.2 輸入-輸出分析  6.5 變量分析    6.5.1 應(yīng)用場合    6.5.2 準(zhǔn)備    6.5.3 變量向?qū)?   6.5.4 變量計算過程中觀察計算結(jié)果  6.6 階次分析    6.6.1 功能描述    6.6.2 操作  6.7 常見問題及其處理    6.7.1 常見的建模問題    6.7.2 解決策略    6.7.3 仿真參數(shù)設(shè)置技巧第7章 結(jié)果分析、文檔和設(shè)置  7.1 概述  7.2 實時顯示    7.2.1 打開實時顯示    7.2.2 與結(jié)果變量捆綁連接    7.2.3 其他設(shè)置    7.2.4.備注  7.3 結(jié)果窗口    7.3.1 打開結(jié)果窗口    7.3.2 操作    7.3.3 拖曳結(jié)果    7.3.4 設(shè)置    7.3.5 圖表類型    7.3.6 特殊功能  7.4 打印    7.4.1 打印預(yù)覽    7.4.2 用戶自定義打印  7.5 Office接口、導(dǎo)入/導(dǎo)出  7.6 通用設(shè)置    7.6.1 一般設(shè)置    7.6.2 學(xué)科庫和附加庫    7.6.3 路徑    7.6.4 存儲    7.6.5 流體    7.6.6 標(biāo)簽    7.6.7 語言    7.6.8 許可    7.6.9 軟件的用戶化第8章 典型工程領(lǐng)域的應(yīng)用案例  8.1 案例1：動力傳動系統(tǒng)和整車    8.1.1 發(fā)動機模型    8.1.2 動力傳動系統(tǒng)模型  8.2 案例2：變速器的噪聲分析    8.2.1 Ⅰ類噪聲的仿真    8.2.2 Ⅱ類噪聲的仿真  8.3 案例3：液壓伺服驅(qū)動器  8.4 案例4：兩相熱交換器    8.4.1 開環(huán)系統(tǒng)    8.4.2 測試模型  8.5 案例5：多體動力學(xué)動態(tài)仿真    8.5.1 機器人MBS模型    8.5.2 創(chuàng)建步驟    8.5.3 仿真結(jié)果  8.6 案例6：電液換向閥    8.6.1 電子控制回路    8.6.2 電磁鐵控制回路    8.6.3 先導(dǎo)閥    8.6.4 主閥    8.6.5 測試模型    8.6.6 仿真結(jié)果  8.7 案例7：電子電路系統(tǒng)    8.7.1 DC-DC轉(zhuǎn)換器    8.7.2 CMOS開關(guān)  8.8 案例8：工業(yè)電磁閥    8.8.1 電磁閥模型一    8.8.2 電磁閥模型二附錄 安裝和啟動SimulationX

章節(jié)摘錄

插圖：工程中的復(fù)雜系統(tǒng)，往往涉及多門交叉學(xué)科，包括機、電、液壓、電磁和熱等，例如，航空航天的機電液氣系統(tǒng)、機器人及控制系統(tǒng)、發(fā)動機和車輛各系統(tǒng)、電液驅(qū)動機構(gòu)等。只有根據(jù)動態(tài)性能指標(biāo)要求來設(shè)計系統(tǒng)，從系統(tǒng)的角度優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)零部件，才能設(shè)計出性能優(yōu)良的系統(tǒng)，滿足日益激烈的市場競爭和愈加苛刻的技術(shù)要求，增強自主創(chuàng)新能力。由于機、電、液、氣控制系統(tǒng)的非線性以及研制過程耗時和耗資巨大，運用仿真和優(yōu)化設(shè)計手段成為首選。對技術(shù)與功能相互關(guān)系的仿真是一種有理論依據(jù)地預(yù)測開發(fā)項目過程與結(jié)果的有效方法。由于時間和成本原因，已經(jīng)不再會使用早期的“試用一糾錯”模式，而是通過高品質(zhì)的模擬預(yù)測結(jié)果來作出決定。使用傳統(tǒng)的開發(fā)方法將很快遇到效能和可行性的瓶頸，而多域性系統(tǒng)的理念、物理子系統(tǒng)之間的不斷增加的復(fù)雜性和多樣性的相互作用，使得對整體工程系統(tǒng)的全面綜合分析變得非常必要。多學(xué)科領(lǐng)域系統(tǒng)動力學(xué)建模與仿真技術(shù)就是在這種需求背景下發(fā)展起來的一門新型計算機輔助分析和優(yōu)化設(shè)計技術(shù)。運用該技術(shù)，可以幫助工程設(shè)計人員在產(chǎn)品設(shè)計過程中分析和預(yù)估風(fēng)險，降低開發(fā)成本和縮短開發(fā)周期，分析和優(yōu)化現(xiàn)有系統(tǒng)，從而最終協(xié)助開發(fā)設(shè)計出擁有自主產(chǎn)權(quán)的工業(yè)產(chǎn)品。

編輯推薦

《Simulation X精解與實例:多學(xué)科領(lǐng)域系統(tǒng)動力學(xué)建模與仿真》是由機械工業(yè)出版社出版的。

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