在Inventor中實(shí)現(xiàn)變形體的模擬-1

  Inventor是目前使用較為廣泛的三維CAD軟件，它具有強(qiáng)大的產(chǎn)品造型和裝配功能，同時(shí)，通過裝配約束進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬，使設(shè)計(jì)人員能夠很直觀地看到設(shè)備的運(yùn)動(dòng)情況，給設(shè)計(jì)工作帶來了極大地方便。但是，通過裝配約束所能實(shí)現(xiàn)的都是機(jī)構(gòu)的剛體運(yùn)動(dòng)，而不能模擬物體的變形情況，在實(shí)際工作中，往往需要觀看一些物體的變形情況(如軋制過程中鋼坯的變形、擠壓成型等)。本文就這一問題，提出了一種解決途徑，下面通過一個(gè)軋制過程中鋼坯變形的示例(軋制模型如圖1所示)，敘述了如何實(shí)現(xiàn)這一目的方法。

1、變形體模型的建立

    由于Inventor中的運(yùn)動(dòng)模擬均是通過約束驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，而約束又是建立在設(shè)備中各零部件的之間的裝配關(guān)系，所以驅(qū)動(dòng)的結(jié)果只能是零部件的剛體運(yùn)動(dòng)。為了實(shí)現(xiàn)物體的變形，我們采用了多零件重合運(yùn)動(dòng)的方法，其原理是：將物體的原形及變形過程中的各變形體分別建模，然后將其重疊為一體(當(dāng)然，應(yīng)關(guān)閉輪廓顯示)，利用Inventor提供的函數(shù)，分別設(shè)置重疊體中各變形體的運(yùn)動(dòng)軌跡以實(shí)現(xiàn)變形的模擬。

    本例中，鋼坯通過軋輥后的變形是由厚變薄，并且鋼坯在厚度方向上的變形是上下對(duì)稱的，根據(jù)軋制速度及鋼坯咬入情況，我們將鋼坯分成多個(gè)變形體(如圖2所示)，從圖中看到，經(jīng)過第9個(gè)變形體后，鋼坯的咬入過程就已完成，所以，我們通過前9個(gè)變形體的運(yùn)動(dòng)分析，就可以了解實(shí)現(xiàn)變形模擬的過程，因?yàn)殇撆鞯淖冃问巧舷聦?duì)稱的，所以在合成鋼坯中，每個(gè)變形體為兩塊(上下各一塊) ，前9個(gè)變形體重疊后如圖3所示。第10個(gè)及以后的變形體的重疊方法以此類推。    2、約束的設(shè)定

    在整個(gè)變形過程中，我們以變形后的鋼坯模型為基體，各變形體在運(yùn)動(dòng)過程中分時(shí)段與基體重合，就可達(dá)到變形的效果。因此，各變形體的位置約束均以基體為基準(zhǔn)，同時(shí)，在軋制過程中，基體也在移動(dòng)，故我們建立了一個(gè)固定的虛擬體(可設(shè)為不可見體)作為鋼坯運(yùn)動(dòng)的參照(如圖5所示)，軋輥的轉(zhuǎn)動(dòng)速度及基變形體的移動(dòng)秩序均可以通過基體的移動(dòng)來確定。