Training Introductory for MADYMO 622.pdf-资料库

TNO Automotive China Page 1 of 38 Training Introductory for MADYMO 622 Authors Date Version Status : TNO Automotive China / TNO MADYMO BV : 2005-10-10 : 6.2.2 : 本文档内容适用于 MADYMO 6.2.2 版本 Exercise 2 Multi-body Exercise: Bouncing Ball 目标: 使用 XMADgic 建立自己的 XML 文件，同时了解 MADYMO 中的多体、铰、铰的初始位置/速度、GROUP、LOAD、CONTACT 等的基本概念。 File created： ball.xml 已完成的参考文件: ball_solved.xml 球的质量 0.1kg，惯量为 0.4 0.4 0.4 0 0 0。 Z V = -1 m/s gravity = -9.81m/s^2 R = 0.125 m -X X Ball Inertia: m=0.1kg Ixx=Iyy=Izz= 0.0025kg*m^2 D = 0.250 m 模型建立 Fig. 2.1 Ball on a plane 本练习是模拟一个球体在地面上弹跳。在模型中,将地面定义在参考空间系统中，球体建立在另外一个系统模型中。还需要定义两种力，球体在重力场作用下下落，然后球体与地面发生接触产生接触力。 Part A: 基本输入打开 XMADgic_4.0PL1.exe 可执行文件，界面如图 2。在 FILE 菜单中，点击 NEW，出现图 3 的界面，接受默认的设置即可。这时在 XMADgic 的主窗口出现下面的内容：

TNO Automotive China Page 2 of 38 Fig. 2.2 XMADgic interface Fig.2.3 Type and Release Selection 该文件是安装目录下的模板文件，建议不要进行修改，把它另存到你的工作目录下，文件名改成你自己的项目名称。 - 在 RUNID 中, 可以给你所建立的模型一个简短的描述 - 在 CONTROL_ANALYSIS.TIME，需要定义模拟中与时间相关的参数。本模型的模拟时间为从 0.0s t 到 2.0s，时间步长为 0.001s ，积分方式为 EULER：

TNO Automotive China Page 3 of 38 - 在 CONTROL_OUTPUT 中需要定义与输出有关的参数。本模型中主要输出模拟的运动学响应(后缀为 kn3 的动画文件)，输出时间间隔为 0.01s： Part B: 几何描述建立一个 SYSTEM.REF_SPACE，然后在其中定义一个平面(SURFACE.PLANE)，代表大地。平面定义在 xy 面内，其 x,y 坐标为从-0.5 到 0.5（注意：必须确保定义点的顺序正确，才能生成正确的法向方向，面的法向遵循“右手法则”。建立一个 SYSTEM.MODEL，在其中建立下面的内容： - 定义刚体 BODY.RIGID 代表球体，可以输入球体的质量、质心位置、转动惯量等，令球体的质心坐标与局部坐标系重合。 - 使用 JOINT FREE 定义一个自由铰链，分别指定父体与子体的坐标系、铰的位置及方向。 - 定义一个几何椭球(SURFACE.ELLIPSOID)与代表球体的刚体相关联，来表达球体的外形，椭球的中心与局部坐标系重合。 - 用 INITIAL.JOINT_POS 和 INITIAL.JOINT_VEL 定义球体的初始位置和初始速度(其数值见图 1)：

TNO Automotive China Page 4 of 38 Part C: 添加重力由于重力场是一种加速度场，所以使用 LOAD.SYSTEM_ACC 为球体系统添加重力。重力(Z 向)通过 FUNCTION.XY 来定义。运行模型，查看是否球体可以在重力的作用下降落到地面上。 Part D: 定义接触为球体与地面的接触定义一个载荷函数(FUNCTION.XY)如下： Penetration (m) Force (N) 0.00 0.01 0.02 0.03 0.0 1000 10000 100000

TNO Automotive China Page 5 of 38 定义 FUNCTION.XY 的方法如下：选择 TABLE 的 TYPE 为 XY_PAIR，然后选择 TABLE 的 CHILD 单元中的#PCDATA，在文本框中输入|XI YI| 和数据点对，如下所示。定义一个 CHARACTERISTIC.CONTACT，在球体的 SURFACE.ELLIPSOID 里使用 CHAR 属性引用这个接触定义，使用 CONTACT_MODEL = FORCE。使用 GROUP_MB 来定义产生接触的刚体组，可以放在系统内也可以放在系统外。一个组代表球体，另一个组代表地面。最后，使用 CONTACT.MB_MB 来定义接触，这里面需要定义接触的主从面。从面一般定义为可以穿透的表面（即刚度小的表面）。在这里定义球体为从面 (SLAVE_SURFACE)，地面为主面(MASTER_SURFACE)，定义 CONTACT_FORCE.CHAR 的接触类型为 SLAVE，定义摩擦系数为 0.3。现在模型已经建立成功，运行并进行检查。

TNO Automotive China Page 6 of 38 进一步的工作: 可以试着对模型进行一些修改，比如改变球体的形状，为接触定义阻尼等。再查看模拟结果的变化。

TNO Automotive China Page 7 of 38 Exercise 3 Multi-body Exercise: Football 在 MADYMO 6.2.2 中创建几何模型、铰链以及可视化表面、理解各个坐标系、铰的方向、铰的约束等概念。 ex3_initial_football.xml kick.xml 目标: 0.3 Body 1 Files required: File created: 参考文件： football_solved.xml System 3: Leg 0.6 0.5 0.3 5kg Ixx=Iyy=Izz=0.1 kg*m2 0.2 Body 2 4kg Ixx=Iyy=Izz=0.1 kg*m2 z y x System 1: Reference Space System 2: Ball Part A: 模型建立 Fig.3.1 腿踢球模型示意图打开目录下的 ex3_initial_football.xml 作为起始文件。腿部模型包括两个刚体（小腿与脚作为一个体）。通过一个 JOINT.REVO 将刚体 1 与 REFERENCE (INERTIAL) SPACE 相连。再通过一个 JOINT.REVO 将刚体 2 与刚体 1 相连。建好的初始文件 ex3_initial_football.xml 是把参考空间的原点放在大腿的转动铰上，其三个坐标轴的方向如 Fig.3.1 所示。在建立腿的系统模型时，首先需要确定铰的位置，从而确定体的坐标系，然后确定体的质心相对位置。在 Fig.3.1 中铰所示位置就是每个刚体的局部坐标系位置，所以体的质心位置也就确定了。

TNO Automotive China Page 8 of 38 大腿铰 1 和小腿铰 2 都是 JOINT.REVO ，转轴是 Y 轴，但在默认的情况下 JOINT.REVO 的旋转轴是 X 轴，所以必须使用 ORIENTATION 命令进行铰的方向的改变，对于本练习只要将坐标系绕 Z 轴转动 90 度即可。由于每一个铰链包括两套坐标系(父坐标系和子坐标系)，因此需要同时改变两套坐标系的方向。用一个 ELLIPSOID 建立大腿模型，其半轴长度为 0.1m, 0.1m and 0.3m。用两个 ELLIPSOID 分别建立小腿和脚部模型。小腿的半轴为 0.08m, 0.08m and 0.25m，脚部半轴为 0.16m, 0.08m, and 0.07m。脚部位于小腿的(0.1, 0.0, -0.45) 位置：

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