Comsol连杆多体运动学仿真计算

关键词：连杆多体运动学；Comsol仿真；CAE设计；结构工程；数值模拟

1.多体动力学

多体动力学是研究多体系统（一般由若干个柔性和刚性物体相互连接所组成）运动规律的科学。多体动力学包括多刚体系统动力学和多柔体系统动力学

多体动力学分析涵盖建模和求解两个阶段，其中建模包括从几何模型形成物理模型的物理建模、由物理模型形成数学模型的数学建模两个过程，求解阶段需要根据求解类型（运动学/动力学、静平衡、特征值分析等）选择相应的求解器进行数值运算和求解。

图1. 运动机械臂

2.  模型简介

根据连杆的几何参数进行了三维建模，通过多体动力学模块计算得到连杆的位移场和应力场分布。计算模型和材料参数设置如图2和3所示。

图2. 连杆三维建模

图3. 材料参数

3.物理场边界条件

 图4展示了连杆计算模型选取的线弹性材料、连接件、活塞、曲轴、铰链关节，重力和边界荷载等物理场边界条件。本模型主要利用多体动力学模块，详细的物理场及边界条件设置如图4所示，网格剖分及质量分布如图5所示。

图4. 物理场边界条件

图5. 网格分布图

4.结果展示

计算得到的位移场和应力分布如下所示。

图6. 位移场分布

图7. 应力场分布