Введение
Программный комплекс «Универсальный механизм» (ПК УМ) предназначен для моделирования различных механических систем. С помощью УМ можно решать такие задачи, как: синтез уравнений движения объекта, анализ его динамики (решение прямой и обратной задач кинематики и динамики), построение графиков различных переменных, а также линейный и статистический анализ. ПК УМ целесообразно применять в тех случаях когда, например, вывод уравнений движения и их анализ в силу сложности исследуемой системы не представляется возможным. С помощью данного ПК к исследуемой динамической модели можно подключать модель системы управления, что значительно расширяет масштабы возможных исследований.
В данном методическом пособии рассмотрены основные приемы создания и исследования моделей динамических систем в программном комплексе «Универсальный механизм».
Описание программного комплекса «Универсальный механизм»
Программа ввода модели um Input
Как работает программа? Как компилируется код? (устройство компьютерных программ) [2020]
Рассмотрим структуру программы “UM Input”. Для запуска программы необходимо выполнить следующие действия:
- Пуск
- Программы
- Универсальный механизм 4.0
- UM Input
После этого в верхней части экрана появится панель задач пакета UM Input. Появится новое анимационное окно. В этом окне изображена базовая система координат. Повороты камеры, приближение/удаление объекта, изменение типа графики (каркасная/объемная) производится с помощью кнопок в верхней части окна. Через контекстное меню можно настроить перспективу, задать опорную сетку и так далее. Структура анимационного окна представлена на рис.1.1. Рис. 1.1. Анимационное окно
Создание графических образов
Каждое тело, входящее в состав модели, а также окружающая среда должны иметь свой графический образ. Для создания нового графического образа необходимо:
- Перейти на ветку Графические объекты в списке элементов модели.
- Для добавления нового графического объекта щелкните на кнопке
в верхней части инспектора, см. рис. 1.2.
Рис. 1.2. Добавление нового элемента По умолчанию созданному графическому объекту присваивается стандартное имя GO1. Можно переименовать этот графический объект. Для этого нужно перейти в поле имени графического объекта, ввести новое имя и нажать Enter, см. рис. 1.3. 
Создание графических элементов
Каждый графический объект может состоять из произвольного количества графических элементов (примитивов, ГЭ). Для создания нового ГЭ необходимо:
- Нажать кнопку Добавить графический элемент, при этом образуется новая закладка GE1.
- Выбрать из предложенного списка тип нового ГЭ.
- Перейти на закладку Параметры. Назначить ГЭ необходимые параметры.
- На закладке Положение определить положение созданного ГЭ в пространстве.
- На закладке Цвета выбрать какой-либо цвет ГЭ в качестве диффузного.
Рис. 1.4. Создание графического элементаЗамечаниеНе путайте создание нового ГО и создание новых ГЭ в рамках одного графического объекта.
Как это работает? Партнерская программа в бизнесе
Источник: studfile.net
Программа um что это
Universal Mechanism Lite — отдельный продукт Лаборатории вычислительной механики. Представляет собой упрощенный вариант основной программы и рассчитан на широкий круг пользователей: студентов, аспирантов и преподавателей ВУЗов, инженеров-конструкторов, а также просто любителей механики. Подробнее о линейке программ Лаборатории см. здесь.
Программа предназначена для моделирования динамики и кинематики плоских и пространственных механических систем. Схема работы программы такова. Сначала исследователь описывает механическую систему как систему тел, соединенных шарнирами и силовыми элементами. Далее программа автоматически строит уравнения движения системы и численно их решает либо во временной либо в частотной области.
В процессе численного решения поддерживается непосредственная анимация движения модели. В процессе расчета для анализа доступны практически все необходимые величины: координаты, скорости, ускорения, силы реакций в шарнирах, усилия в пружинах и т.д.
Поддерживается импорт данных из следующих CAD-программ: КОМПАС-3D, SolidWorks и Autodesk Inventor. Таким образом UM Lite можно рассматривать как недорогое приложение для анализа кинематики и динамики систем, спроектированных в упомянутых выше CAD-программах. Подробнее об импорте данных из внешних программ см. здесь.
Программа UM Lite предоставляет пользователю набор инструментов для создания динамического объекта — системы тел — и последующего анализа его динамических, кинематических и статических свойств.
В настоящее время разработано большое число программных продуктов, предоставляющие пользователю широкие возможности в данной области. Понимая важность и сложность проблем, связанных с моделированием динамики систем тел, создатели UM Lite преследовали следующие цели.
— Упростить процесс создания динамических моделей и их численного анализа, сделав доступным моделирование динамики систем тел широкому кругу инженеров-исследователей и конструкторов.
— Максимально снизить стоимость разработки, что позволит превратить ее в массовый программный продукт.
— Подготовить массового пользователя к использованию более сложных и функционально полных программ, в том числе программы UM.
Детальное сравнение функциональности UM и UM Lite рассмотрено здесь.
Программа имеет интерфейс и руководство пользователя на русском и английском языках.
| Продукты / Услуги | Промышленная лицензия, руб. | Персональная / ВУЗовская лицензия * , руб. |
| Universal Mechanism Lite, бессрочная лицензия на одно рабочее место | 17000;- | Бесплатно |
| Годовая техническая поддержка для Universal Mechanism Lite | 4000;- | 1000;- |
* Персональная и ВУЗовская лицензии предназначены для только некоммерческого использования и предусматривают использование программы в научных и образовательных целях. Эти лицензии запрещают использование программы в целях получения прибыли.
| Программа | Размер |
| Universal Mechanism Lite, русский и английский интерфейс | 27 Мб |
Источник: www.universalmechanism.com
Универсальный механизм
Программный комплекс «Универсальный механизм» (UM) предназначен для моделирования динамики и кинематики плоских и пространственных механических систем.
Программа ориентирована на инженеров-практиков, студентов и преподавателей вузов, всех, кто сталкивается с проблемами исследования динамического поведения машин и механизмов.
Механизмы описываются как системы твердых тел, шарниров и силовых элементов.
Поддерживается непосредственная анимация движения вашей модели в процессе расчета. Для анализа доступны практически все необходимые величины: координаты, скорости, ускорения, силы реакций в шарнирах, усилия в пружинах и т.д.
Развитый постпроцессор: линейный анализ, статистический анализ, многовариантные расчеты и оптимизация, экспорт результатов. Это эффективный инструмент для моделирования динамики различных машин и механизмов: космических конструкций, роботов и манипуляторов, железнодорожных экипажей, автомобилей, кабелей и т.д. Решение прямой и обратной задач кинематики и динамики.
UM включает в себя ядро и ряд дополнительных модулей, расширяющих функциональность ядра: автомобильный модуль, железнодорожный модуль, модуль импорта из CAD программ, модуль моделирования упругих тел, модуль многовариантных расчетов и оптимизации, модуль связи с Matlab/Simulink и другие.
Источник: ascon.ru
Программа um что это
- Русский
Модули системы
- UM Automotive
- UM Train
- UM Loco
- Модели экипажей
- Модели локомотивов
- Грузовой вагон
- Пневматическая подвеска вагона
- Инструменты
- CONTACT add-on
- Износ профилей колес
- Износ профилей рельсов
Приложения
- Беспилотники
- Бурение
- Шагающие роботы
Презентации
Модуль UM Drilling и инженерное приложение UM Drillstring Analysis
Описание функционала и областей применения инструментов анализа бурильной колонны, реализованных в модуле UM Drilling и инженерном приложении UM Drillstring Analysis.
UM Loco/Rail Profile Wear Evolution
Презентация по новому полностью переработанному инструменту UM Loco/Rail Profile Wear Evolution предназначенному для прогнозирования износа профилей ж.-д. рельсов.
Презентация модуля UM Pneumatic Systems (UM PS)
Новый модуль предназначен для моделирования динамики систем тел с пневматическими элементами
Моделирование динамики бурильной колонны
В нашем новом материале рассмотрены методы и подходы к моделированию динамики бурильной колонны, реализованные в «Универсальном механизме».
Использование УМ для оптимизации профилей вагонных колёс
В презентации приведены результаты работы по оптимизации профилей для грузовых и пассажирских вагонов по заказу Выксунского металлургического завода.
Основы PBS анализа в программном комплексе Универсальный Механизм
В презентации приведены примеры использования программного комплекса Универсальный Механизм для расчета PBS анализа.
Мы на YouTube
Загрузки
Установка и регистрация программы
Скачайте инсталляцию пробной версии программы «Универсальный механизм» 9.1.3.6 (от 03.08.2021) и установите ее на жесткий диск.
Инсталляция включает в себя все, доступные на сегодняшний день, модули УМ и документацию к ним.
Мы рекомендуем вам начать знакомство с системой с просмотра демонстрационных примеров. Для этого запустите программу UM Simulation, загрузите демонстрационные модели из каталога Samples и запустите их.
После этого рекомендуем пройти курс уроков моделирования при помощи документации из серии «Начинаем работать».
Программы, руководство пользователя, презентации
Универсальный механизм / Инсталляции
Универсальный механизм / Архивные версии
Универсальный механизм / Примеры
Универсальный механизм / Импорт из CAD систем
Универсальный механизм / Что нового в УМ 9
Универсальный механизм 9 / Руководство пользователя: начинаем работать
Универсальный механизм 9 / Руководство пользователя
Универсальный механизм / Презентации
Моделирование в реальном времени колесных и гусеничных роботов в UM (презентация PowerPoint в zip-архиве).
Моделирование накопления контактно-усталостных повреждений в колёсах железнодорожного подвижного состава в ПК «Универсальный механизм»,
(презентация PowerPoint в zip-архиве, рус. яз.).
Моделирование динамики систем тел с пневматическими элементами UM Pneumatic Systems (UM PS), (слайд-шоу PowerPoint, рус. яз.)
Лабораторные работы — Ж.-д. экипажи
Лабораторные работы — Автомобили
Лабораторные работы — Гусеничные экипажи
Универсальный механизм / Обучение
Универсальный механизм Lite
Универсальный механизм Express
(Библиотека расчета динамики под КОМПАС-3D)
Анализ динамики бурильной колонны – UM Drillstring Analysis / Инсталляции
Анализ динамики бурильной колонны – UM Drillstring Analysis / Руководство пользователя: начинаем работать
Анализ динамики бурильной колонны – UM Drillstring Analysis / Обзорная презентация
Рекламные материалы
| Имя файла | Размер | Описание | |
 |
um_style_v3.zip | 28,6 Мб | Брендбук «Универсального механизма»: руководство, логотип в векторном и растровом формате, шрифты, визитки. Обновление от 1 сентября 2020 г. |
Источник: www.umlab.ru
Новый продукт АСКОН. Кинематический и динамический анализ моделей КОМПАС-3D
Не секрет, что исследование динамики и кинематики многих изделий, таких как машины и механизмы, транспортные средства, роботы, космические аппараты сложной конфигурации, является необходимым и одним из наиболее важных этапов проектирования. Анализ поведения механизмов уже на стадии проектирования существенно сокращает затраты и время при последующих натурных испытаниях.
В настоящее время на рынке САПР данное направление представлено довольно большим числом универсальных программ. Все программы такого типа автоматизируют процесс формирования уравнений движения конкретной механической системы на основе описания инерционных, геометрических, кинематических параметров, моделей силовых взаимодействий, выбранных или заданных пользователем. Для дальнейшего исследования динамики объекта используются численные методы анализа уравнений движения.
По нашему мнению, широкому использованию программ данного типа препятствуют высокие требования, предъявляемые к уровню владения пользователем сложными разделами механики, в частности теоретической, усложненные интерфейс и методики создания динамических моделей, в то время как конструкторам зачастую достаточно провести собственный несложный и быстрый динамический анализ, чтобы принять правильное решение.
Новая библиотека «Универсальный механизм Express», разработанная специалистами АСКОН и Лаборатории вычислительной механики (г.Брянск), призвана повысить эффективность конструкторской работы при проектировании механических изделий в системе КОМПАС-3D.
Библиотека «Универсальный механизм Express» разработана для системы КОМПАС-3D. Она предоставляет пользователю набор инструментов для получения динамического объекта — системы тел — и последующего анализа его динамических, кинематических и статических свойств.
Понимая важность и сложность проблем, связанных с моделированием динамики систем тел, создатели библиотеки преследовали следующие цели:
• упростить процесс создания динамических моделей и их численного анализа, сделав доступным моделирование динамики систем тел широкому кругу инженеров-исследователей и конструкторов;
• максимально приблизить интерфейс программы моделирования динамики систем тел к привычному для конструктора интерфейсу CAD-программ;
• подготовить массового пользователя к работе с более сложными и функционально полными программами.
Библиотека построена на расчетном и интерфейсном ядре основной программы (UM Base — подробнее о ней читайте во врезке), однако в ее структуру и базу силовых элементов внесены доработки, благодаря которым приложение становится незаменимым инструментом конструктора-механика.
Работа с библиотекой включает три основных этапа: создание модели в КОМПАС-3D, создание динамического объекта в библиотеке и собственно анализ модели.
Общий вид на примере анализа механизма лобзика
Создание трехмерной сборки в системе КОМПАС-3D
На данном этапе важно создавать сборки, используя стандартные сопряжения таким образом, чтобы облегчить последующее преобразование сборки механизма в динамическую систему тел. При проектировании в системе КОМПАС-3D важно наложить ровно столько сопряжений, сколько необходимо для работы механизма. Кроме того, если пользователь планирует работать с кулачками, то на данном этапе возможно назначение текстовых атрибутов элементам сборки для их автоматической идентификации библиотекой. Это относится и к точкам связи, которым в последующем планируется назначение шарниров или силовых элементов.
Создание динамического объекта
Автоматически конвертируются графические объекты и читаются инерционные параметры деталей, распознанные группы сопряжений преобразуются в шарниры (поступательные, вращательные и пр.). На данном этапе также осуществляется доработка моделей, включающая преобразование дерева сборки в набор тел путем объединения деталей в тела. Это необходимо для упрощения дальнейших работ по анализу. Например, если в конструкции присутствует большое количество стандартных деталей (болты, гайки, шайбы), то, объединив их с основными деталями, мы существенно упростим расчет, инерционные же параметры останутся неизменными. Библиотека «Универсальный механизм Express» позволяет на основе сборок КОМПАС-3D создавать модели объектов, состоящих из неограниченного числа абсолютно твердых тел.
Следующим шагом данного этапа является доработка кинематической схемы путем визуального добавления шарниров. В библиотеке доступны следующие типы шарниров (кинематических пар):
• поступательный — определяет перемещение деталей в заданном направлении;
• вращательный — при этом осуществляется вращение вокруг одной оси;
• карданный — обеспечивающий вращение двух валов под переменным углом;
• сферический — в данном типе шарнира доступны только повороты во всех направлениях;
• с шестью степенями свободы — разрешено перемещение во всех направлениях.
Данный перечень шарниров позволяет создавать кинематические схемы механизмов практически любой сложности.
После того как все шарниры определены, пользователю остается установить только силовые элементы и задать силовые взаимодействия.
Вот типы силовых элементов, реализованные в «Универсальном механизме Express»:
• сила тяжести. Используется модель однородного поля силы тяжести (ускорение свободного падения g = 9,81 м/с 2 );
• шарнирные силы и моменты с возможным гармоническим возбуждением для каждой из введенных (поступательной и вращательной) степеней свободы;
• биполярные линейные элементы с опциональным добавлением гармонических возбуждений. Данные элементы применяются для решения различных задач: моделирование гасителей колебаний, всевозможных поводков, автомобильных амортизаторов;
• обобщенные линейные силовые элементы (пружины, работающие в нескольких направлениях — на сжатие, сдвиг, кручение). Данные элементы применяются для решения различных задач: проектирования разного рода подвесок, резинометаллических опор, резиновых прокладок и пр.;
• могут также задаваться кулачковые механизмы, обеспечивающие контактные взаимодействия тел.
Предусмотрена полная параметризация кинематических соотношений и силовых элементов. Кроме того, в библиотеке возможно преобразование поступательных и вращательных движений в соответствии со степенями свободы в заданные функции времени (гармонические, равномерные, равноускоренные движения) для решения задач кинематики.
Пример моделирования подвески грузовика. Амортизатор (оранжевый) моделируется биполярным элементом, а пневморессоры (фиолетовые) — обобщенным линейным силовым элементом
Анализ динамики ДВС в «Универсальном механизме Express»
Расчет и вид анализа корневых годографов
Общие сведения о программном комплексе UM
В этом году между компанией АСКОН и Лабораторией вычислительной механики было заключено партнерское соглашение на разработку совместного решения «Универсальный механизм Express» и распространение системы UM Base.
Работы над программным комплексом «Универсальный механизм (UM)» ведутся в Брянском государственном техническом университете (БрГТУ) с конца 80-х годов прошлого столетия. Первоначально программа была ориентирована на моделирование общих систем абсолютно твердых тел без учета их особенностей. В 1992-м была начата разработка модуля моделирования динамики рельсовых экипажей UM Loco, включающего современные модели взаимодействия колеса с рельсом и учитывающего другие особенности объекта исследования. К настоящему времени разработчиками UM Loco и пользователями программы создано более 30 моделей электровозов, тепловозов, грузовых и пассажирских вагонов и других рельсовых экипажей (см. рисунок). В этом году разработчики UM создали в БрГТУ Лабораторию вычислительной механики, основной задачей которой является дальнейшее развитие программного комплекса.
В настоящее время в программу UM входит несколько специализированных модулей моделирования динамики технических систем, таких как автомобили (UM Automotive), гусеничные машины (UM Caterpillar), поезда (UM Train), дискретные среды (UM Ballast). Расширение круга решаемых задач достигается также за счет создания интерфейсов с программами МКЭ, в частности c ANSYS, для моделирования гибридных систем, включающих как абсолютно твердые, так и деформируемые тела (UM FEM). Разработан интерфейс с Matlab/Simulink, позволяющий моделировать в среде UM электромеханические системы и системы управления (UM Control). Производительность процесса исследования динамики существенно повышается при использовании модуля сканирования и оптимизации (UM Optimization) и связанной с ним службы распределенных вычислений (UM Cluster). Совместно с Институтом проблем механики РАН и ФГУП ВНИИЖТ МПС ведется разработка методов и программного модуля прогноза износа колеса и рельса, а также деталей машин (UM Wear).
Исследование динамики автогрейдера ГС-18-05 с помощью UM Automotive
Анализ модели
Итак, какие же методы анализа предусмотрены в «Универсальном механизме Express»?
В первую очередь это кинематический и динамический анализ механизмов путем решения автоматически синтезируемых уравнений движения с расчетом всех основных кинематических и динамических характеристик:
• координат, скоростей и ускорений центров масс тел;
• шарнирных координат, скоростей и ускорений;
• угловых скоростей и ускорений тел;
• сил реакций в шарнирах;
• сил в активных силовых элементах (в пружинах, гасителях и пр.);
• сил и моментов сил инерции для всех тел.
Кроме того, возможен линейный анализ механизмов, который включает:
• расчет положений равновесия, значений координат и сил реакций в зависимости от параметров силовых элементов;
• расчет собственных частот и форм колебаний, корней характеристических уравнений и динамических форм; определение степени демпфированности системы по динамическим формам; определение устойчивости положений равновесия;
• расчет корневых годографов (корней характеристических уравнений в зависимости от параметров), расчет собственных частот в зависимости от параметров.
Расчет собственных частот и форм колебаний мотора
Хочется добавить, что в состав «Универсального механизма Express» входит около двух десятков примеров динамических моделей, иллюстрирующих возможности библиотеки в области моделирования кинематики и динамики подвесок автомобилей, двигателей, роботов, механизмов и машин. Кроме того, справочная система содержит подробное введение в моделирование и пошаговые инструкции ко всем этапам создания и исследования моделей, что существенно облегчает освоение данной системы.
Таким образом, библиотека предоставляет пользователям КОМПАС-3D простой в применении и достаточно развитый инструмент быстрого анализа кинематических и динамических свойств механизмов. Совместимость файлов описания динамических моделей с UM Base позволяет при необходимости использовать значительно более широкие возможности этой программы для углубленного исследования моделей.
Источник: sapr.ru