آموزش تحلیل و طراحی مدل هواپیما در محیط نرمافزار ADAMS/Aircraft مصطفی سیاوشی مرداد 1395
نرم افزار تحلیل دینامیکی آدامز MSC ADAMS مخفف کلمات(Automated Dynamic Analysis of Mechanical Systems) یکی از قدرتمندترین نرم‌افزارهای مهندسی به کمک رایانه در زمینه دینامیک سیستمهای چندجسمی می باشد که محصول شرکت MSC Software است. این نرم افزار حدود40 سال پیش توسط جمعی از نخبگان دانشگاه میشیگان به نگارش درآمد و تا به امروز توانسته است جایگاه و سابقه قابل توجهی در صنعت بدست آورد.ADAMS با قابلیتهای بسیار متنوع و بالای خود، در ایجاد آزمایش، بررسی، بهینه سازی طرحهای سیستمهای مکانیکی قبل از رسیدن به پیش ساخت فیزیکی مورد استفاده قرار می گیرد. در این نرم افزار می توان سیستم های دینامیکی مختلف اعم از خودرو، هواپیما، کشتی و... را از لحاظ حرکتی و نیرویی مورد بررسی قرار داد.
بخش های مختلف نرم افزار تحلیل دینامیکی ADAMS 1- بخش ADAMS/View 2- بخش ADMS/ SOLVER 3- بخش ADAMS/ TIRE 4- بخش ADAMS/ ENGINE 5- بخش ADAMS/ CAR 6- بخش ADAMS/ FLEX 7- بخش ADAMS/ RAIL 8- بخش ADAMS/ POST PROCESSOR 9- بخش ADAMS/AIR CRAFT
ADAMS/ VIEW بخش: شامل دستورات اوليه براي ساختن مدلها، اعمال نيروها، شبيه سازي حركت آنها، مدلسازی سه بعدی، تعریف قیدها و مفصل های مختلف، انیمیشین سه بعدی، نمایش جابجایی ها و... می باشد. در اين محيط كاربر مي تواند با در اختيار داشتن يكسري از دستورات مدلسازي سيستم يا قطعه مورد نظر خود را مدل كند سپس مدلهاي ايجاد شده را به بخش پردازش نرم افزار معرفي و به سرعت به نتايج مورد نظر خود دست پيدا كند.
ADMS/ SOLVER بخش: محیط عددی بسیار قدرتمندی است که به طور اتوماتیک معادلات مربوط به حرکات سینماتیکی، استاتیکی، شبه استاتیکی و دینامیکی را حل می کند و در واقع پایه دیگر محیطها می باشد، می توان این بخش را برای ساختن، تست و اصلاح مدل نیز به کار برد همچنین توسط ارتباط این بخش با دیگر بخشها می توان جوابها را به صورت گرافیکی در آورد و مشاهده نمود. این بخش عهده دار حل عددی سیستم های دینامیکی طراحی شده با استفاده از روش اولر- لاگرانژ می باشد. قابلیت جالب این بخش حل معادلات غیر خطی با استفاده از حل کننده های مختلف و امکان برنامه نویسی در نرم افزار می باشد.
ADAMS/ TIRE بخش: از محيط Adams/Tire جهت مدلسازي و اعمال تمامي نيروها و گشتاورهاي موجود در تاير خودرو در حال حركت روي مسيرها و جاده هاي يكنواخت و يا در حين اعمال نيروهاي غيرطبيعي مانند دست اندازها استفاده نمود. مي توان از نيروهاي فوق نيروهاي افقي يا عمودي كه مستقيماً وارد مي شوند يا نيروهايي كه توسط رينگ يا توپي چرخ اعمال مي گردند و يا گشتاورهاي غلتشي نام برد. در اين محيط مي توان تغيير مكانهاي بزرگ ديناميكي وسيله نقليه، رفتار تاير در حين عمليات مانور حركتي، يا درحين ترمزهاي شديد، چرخش فرمان، شتابگيري ناگهاني، لغزيدن و سر خوردن ها را شبيه سازي كرد.
ADAMS/ ENGINE بخش: محیطی مخصوص مدل کردن موتور خودروها و ادوات مکانیکی حرکتی نظیر واگن ها و هواپیماها و...که نیاز به گشتاور جهت حرکت و رانش می باشند است، که به کاربر اجازه می دهد مدل مجازی اجزای موتور را ساخته و آن را تحلیل کند. مدل مجازی مکانیزم سوپاپها و تغییر در هندسه میل لنگ و... را می توان با مدلسازی انواع مختلف موتورها با مشخصات مورد نظر جهت تغییرات اثرات مختلف بر گشتاور و راندمان موتور مورد بررسی قرار داد.
ADAMS/ CAR بخش: محیط ویژه برای مدلسازی وسایل نقلیه می باشد که با استفاده از آن می توان به سرعت ساختار مربوط به یک وسیله نقلیه دلخواه را ایجاد و سپس به منظور ملاحظه رفتار و عملکرد، مورد تست و بررسی قرار داد. به کمک این محیط مطابق می توان خودرو را به صورت کامل مدل و تحلیل نمود و یا اجزایی از آن مانند سیستم تعلیق و سیستم فرمان را به صورت مجزا مورد بررسی قرا داد.
ADAMS/ FLEX بخش: اجازه تهيه و ساخت قطعات و مجموعه هاي انعطاف پذير را مي دهد. بهترين روش حل مسائل انعطاف پذير استفاده از فركانس هاي مودال همراه با مش بندي قطعه يا مجموعه مي باشد كه پس از اين مرحله به كمك خواص المان محدود قادر به تحليل و حل مسأله خواهيم بود. فايلهاي ايجاد شده در اين محيط مي تواند ارتباط مستقيمي با نرم افزارهايي شبيه Ansys يا Msc-Nastran داشته باشند.
ADAMS/ RAIL بخش: محیطی مخصوص شبیه سازی ریل ها و واگن های قطارها و خودروهای ریلی است. که با اتصال زیر سیستم های مختلف می توان ساختار ریلی را ایجاد و سپس روی آن تست ها و مانورهای ریلی حرکتی و تحلیل نیروی انجام داد.
ADAMS/ POST PROCESSOR بخش:
ADAMS/AIR CRAFT بخش: محیط ویژه ای برای مدلسازی اجزاء تشکیل دهنده هواپیماهای مختلف می باشد. یک مدل دیجیتال هواپیما، مجموعه مونتاژ شده ای از زیر سیستم های متعدد و منحصر بفرد همانند یک هواپیمای واقعی می باشد . این محیط به کاربر اجازه می دهد تا زیر سیستم ها و اجراء مذکور را ایجاد و مونتاژ نموده و مدل دیجیتال هواپیما را تحت آنالیزهای گوناگونی چون تست شبیه سازی حرکت و تست ارتعاشی و غیره قرار دهد.
بخش های مختلف یک هواپیما در نرم افزار ADAMS/Aircraft Air craft Subsystem Body Front Suspension Rear Suspension Front Wheel Rear Wheel Breaks
توانمندیهای نرم افزار Body Subsystemبدنه هواپیما: بدنه نقش اساسی و مشترکی مبنی بر قرار دادن بال، مجموعه دم، ارابه، فرود و نیروی پیشرانه در موقعیت و وضعیت مناسب خود ایفا می‌کند. در واقع بدنه رابط بین بخش‌های اصلی دیگر است اما در برخی هواپیماها مانند بال‌های پرنده، بدنه و بال یکپارچه بوده و مرزی بین آنها وجود ندارد. از وظایف دیگر بدنه جذب شوک‌های وارده از طرف چرخ‌ها در هنگام فرود است.
توانمندیهای نرم افزار Suspension Subsystems سیستم تعلیق: سیستم های تعلیق هواپیما مانند کمک فنرهای خودرو عمل می کنند و فشار حاصل از نشستن هواپیما را به شدت کاهش داده و سبب می شوند هواپیما به نرمی با زمین برخورد کند.
توانمندیهای نرم افزار Wheel Subsystem چرخهای هواپیما: چرخهای هواپیما، از قسمت هایی است که در زمان نشست و یا برخواست هواپیما نقشی کلیدی در ایمنی پرواز دارد، کارکرد ناقص این قسمت به ویژه در زمان نشستن یک هواپیما بر روی زمین می تواند منجر به انحراف در مسیر باند، آتش سوزی سیستم محورهای چرخ ها و حتی از بین رفتن خود هواپیما شود.
توانمندیهای نرم افزار مونتاژ مدلهای مختلف هواپیما در نرم افزار ADAMS/Aircraft Type of Subsystem Subsystem AA_airframe_rigid_mil1 Body AA_nlg_post_2hubs Front Susp AA_mlg_post_1hub_locked Rear Susp AA_wheels_nose_dual Front Wheel AA_wheels_main_single Rear Wheel
توانمندیهای نرم افزار مونتاژ مدلهای مختلف هواپیما در نرم افزار ADAMS/Aircraft Type of Subsystem Subsystem AA_airframe_rigid_mil3 Body AA_nlg_post_2hubs Front Susp AA_mlg_post_1hub_locked Rear Susp AA_wheels_nose_dual Front Wheel AA_wheels_main_single Rear Wheel AA_brakes_mlg_single Brake
توانمندیهای نرم افزار مونتاژ مدلهای مختلف هواپیما در نرم افزار ADAMS/Aircraft Type of Subsystem Subsystem AA_airframe_rigid_mil2 Body AA_main_1post_2by3 Rear Suspension AA_wheels_main_2by3 Rear Wheel
توانمندیهای نرم افزار مونتاژ مدلهای مختلف هواپیما در نرم افزار ADAMS/Aircraft Type of Subsystem Subsystem AA_airframe_flexcivil Body AA_nlg_post_2hubsflexcivil Front Suspension AA_mlg_1post_2by2flexcivil Rear Suspension AA_wheels_nose_dual Front Wheel AA_wheels_main_2by2 Rear Wheel
توانمندیهای نرم افزار مانور نیروی وارد به چرخ های هواپیما در حالت استاتیکی Values Variable 2 Simulation Duration Time 200 Simulation Number of Steps AA_2d_flat Road Data 5000 Mass 450 XCG YCG 75 ZCG 2e8 Ixx Iyy Izz
توانمندیهای نرم افزار مانور حرکت یک مدل هواپیما بر روی زمین و عبور از مسیر سینوسی Values Variable 2 Simulation Duration Time 200 Simulation Number of Steps cosine_sample Road Data 3500 Mass 450 XCG YCG 75 ZCG 2e8 Ixx Iyy Izz
توانمندیهای نرم افزار مانور نحوه فرود آمدن هواپیما بر روی باند پرواز Values Variable 2 Simulation Duration Time 200 Simulation Number of Steps AA_2d_flat Road Data 4000 Mass 450 XCG YCG 75 ZCG 2e8 Ixx Iyy Izz
مانور پرواز هواپیما با سرعت و موقعیت اولیه مشخص Values Variable 2 Simulation Duration Time 200 Simulation Number of Steps 3500 Mass 450 XCG YCG 75 ZCG 1e8 Ixx Iyy Izz 2000 Vx
ارتباط بین نرمافزار ADAMS با MATLAB MATLAB Link To ADAMS حالت گسسته C-code Import حالت پیوسته
آنچه در این نرم افزار خواهید آموخت 1- نحوه مونتاژ مدلهای مختلف هواپیما در ADAMS/Aircraft 2- نحوه انجام مانورهای مختلف بر روی هواپیما در ADAMS/Aircraft 3- نحوه ارتباط MATLAB با ADAMS/ Aircraft
نکات و الزامات 1- آشنایی اولیه با مدلهای مختلف هواپیما 2- آشنایی اولیه با نرم افزار ADAMD 3- آشنایی با نرم افزار ADAMS/Aircraft 4- آشنایی با نرم افزار MATLAB 5- آشنایی با دینامیک حرکتی هواپیما