معرفی نرم افزار ادمز (MSC ADAMS)

نرم افزار ادمز MSC ADAMS

نرم‌افزار ادمز ADAMS (Automated Dynamic Analysis of Mechanical Systems) نرم‌افزاری برای تحلیل سیستم‌ها به کمک شبیه‌سازی دینامیک سیستم‌های چندجسمی (Multibody Dynamics) است. سیستم‌های چندجسمی شامل قطعه‌ها و اتصال‌های گوناگون هستند که با قیود متفاوت، مانند مفصل‌ها به یکدیگر متصل می‌شوند و حرکت نسبی محدود و مشخصی دارند. در‌واقع، ادمز به مهندسان کمک می‌کند تا دینامیک قطعات متحرک و نحوه توزیع بارها و نیروها در سیستم‌های مکانیکی را مطالعه کنند. 

این نرم‌افزار هم‌اکنون در اختیار شرکت MSC software corporation قرار دارد. حلگر (solver) ادمز بر‌اساس زبان برنامه‌نویسی Fortran و ++C نوشته شده است. طبق گفته‌ی ناشر این نرم‌افزار، ADAMS در حوزه‌ی شبیه سازی‌های چندجسمی، بیشترین استفاده را در بین کاربران سرتاسر دنیا دارد. این نرم‌افزار هم‌اکنون بر روی ویندوز و لینوکس اجرا می‌شود.

شرکت MSC را بهتر بشناسیم

شرکت MSC از شرکت‌های پیشرو در ارائه انواع نرم‌افزارهای طراحی و تحلیل مهندسی است. این شرکت در سال ۱۹۶۳ توسط ریچارد مک‌نیل (Richard MacNeal) و روبرت اسچندلر (Robert Schwendler) تأسیس شد. هدف این شرکت ساخت مدل‌های کامپیوتری بوده که با دقت هرچه‌تمام‌تر بتوانند رفتار طرح‌های مهندسی را در محیط واقعی پیش‌بینی کنند و بدین ترتیب نیاز به ساخت و آزمایش نمونه را در زمینه‌های هوافضا، خودروسازی، مکاترونیک و … برطرف کنند.

این شرکت یکی از ده شرکت برتری است که نرم‌افزارهای آن در آنالیزهای چندگانه اهمیت فراوانی دارد. راه‌حل‌های شبیه‌سازی نرم‌افزار MSC CAE Hexagon مهندسان را قادر می‌سازد تا طرح‌های محصول را با استفاده از نمونه‌های اولیه مجازی اعتبارسنجی و بهینه‌سازی کنند. مشتریان تقریباً در تمام بخش‌های تولید از نرم‌افزارهای شرکت MSC برای تکمیل و در برخی موارد حتی جایگزینی فرآیند «ساخت و آزمایش» نمونه فیزیکی که به‌طور سنتی در طراحی محصول استفاده می‌شود، استفاده می‌کنند. شرکت‌های معروف دنیا که در صنایع خودروسازی و هوافضا فعالیت می‌کنند از نرم‌افزارهای این شرکت استقبال فراوانی داشته‌اند.

از جمله معروف‌ترین نرم‌افزارهای این شرکت عبارت‌اند از:

ADAMS – NASTRAN – DYTRAN – MARC & …

توانایی‌هایی MSC ADAMS:

ادامز به‌عنوان معروف‌ترین و پرکاربردترین نرم‌افزار Multibody Dynamics (MBD) در جهان، کارایی مهندسی را بهبود می‌بخشد و هزینه‌های توسعه محصول را با فعال کردن اعتبارسنجی طراحی اولیه در سطح سیستم کاهش می‌دهد.

مهندسان می‌توانند تعاملات پیچیده بین رشته‌ها از‌جمله حرکت، سازه‌ها، فعال‌سازی و کنترل‌ها را ارزیابی و مدیریت کنند تا طرح‌های محصول را برای عملکرد، ایمنی و راحتی بهتر بهینه کنند. همراه با قابلیت‌های تجزیه و تحلیل گسترده، آدامز برای مشکلات در مقیاس بزرگ بهینه شده است و از محیط‌های محاسباتی با کارایی بالا بهره می‌برد.
آدامز با استفاده از حل دینامیک چند بدنه، دینامیک غیرخطی را در زمانی کمتر از زمان مورد نیاز روش‌های المان محدود اجرا می‌کند. بارها و نیروهای محاسبه‌شده توسط شبیه‌سازی‌های آدامز، دقت روش‌های اجزای محدود را با ارائه ارزیابی بهتر از نحوه تغییر آنها در طیف کاملی از حرکت و محیط‌های عملیاتی، بهبود می‌بخشد.

ادمز (ADAMS) این امکان را به شما می‌دهد که یک قطعه مکانیکی را با تمام جزئیات و قسمت‌های مختلف آن در محیط نرم‌افزار مدل‌سازی نمایید. البته نباید انتطار راحتی مدل‌سازی با نرم‌افزار‌های مختص مدلینگ مانند Solidworks و یا CATIA را از محیط مدل‌سازی ادمز (ADAMS) داشت. ابزارهای CAD (Computer Aided Design) این نرم‌افزار به‌منظور ساخت یک مدل مکانیکی در فضای ۳ بعدی و یا وارد کردن فایل‌های هندسی (geometry) با فرمت‌های مانند STEP و یا IGS استفاده می‌شوند. مفصل‌ها (joints) می‌توانند بین هر دو جسم (body) دلخواه به منظور مقید کردن حرکات آن‌ها نسبت به هم اضافه شوند. تنوع بالایی از ورودی‌ها مانند سرعت‌ها، نیروها و شرایط اولیه متفاوت می‌تواند در محیط این نرم‌افزار به سیستم مکانیکی ما افزوده شود.

ادمز (ADAMS) رفتار سیستم را در طول زمان شبیه‌سازی می‌کند. همچنین قادر است که حرکت (motion) اجزای سیستم را به شکل انیمیشن در آورد و مشخصه‌هایی همچون شتاب سیستم، نیرو‌های وارد بر آن و … را محاسبه کند. سیستم می‌تواند شامل المان‌های دینامیکی پیچیده همچون فنرها، اصطکاک، اجسام انعطاف‌پذیر و تماس (contact) میان اجسام نیز باشد و ادمز (ADAMS) بدون هیچ دشواری می‌تواند آن‌ها را در نظر بگیرد و در محاسبات خود دخیل کند و به شما نتایج با دقت بالا تحویل دهد.

نرم‌افزار مورد‌بحث همچنین ابزار مختلفی در حوزه CAE (Computer Aided Engineering) مانند Design Exploration و Design Optimization با توجه به پارامترهای انتخاب شده، به شما ارائه می‌کند. ورودی‌ها و خروجی‌های حاصل از شبیه‌سازی در نرم‌افزار ادمز (ADAMS) همچنین در ادامه می‌توانند با نرم‌افزاری مانند Simulink ارتباط برقرار کنند و در حوزه‌هایی مانند سیستم‌های کنترلی از آن‌ها استفاده شود.

ادمز (ADAMS) مناسب چه کارهایی است؟

پکیج نرم‌افزاری ادمز (ADAMS) می‌تواند هم در تحقیقات آکادمیک و هم در استفاده‌های مهندسی و صنعت به‌کار گرفته شود. معمول‌ترین حوزه‌ای که از این نرم‌افزار در آن استفاده می‌شود، آنالیز بدنه‌ی خودرو و سیستم تعلیق آن است که به کمک ماژول‌های ADAMS/Car و ADAMS/Tire انجام می‌شود.

رفتار سیستم‌های مکانیکی متنوعی همچون توربین‌های بادی، سیستم‌های انتقال قدرت و سیستم‌های رباتیک می‌توانند به کمک این نرم‌افزار شبیه‌سازی و آنالیز شوند و ما می‌توانیم به کمک نتایج حاصل، درک بهتری از ویژگی‌ها و جنبه‌های مختلف این سیستم‌ها پیدا کنیم.

ماژول‌های اختیاری موجود در Adams به کاربران اجازه می‌دهند تا اجزای مکانیکی، پنوماتیکی، هیدرولیکی، الکترونیکی و فن‌آوری‌های سیستم‌های کنترل را برای ساخت و آزمایش نمونه‌های اولیه مجازی که تعاملات بین این زیرسیستم‌ها را به دقت محاسبه می‌کنند، یکپارچه کنند. ادمز را می‌توان با برنامه‌های متفاوتی ادغام کرد که عبارتند‌ از:

 ادغام ادمز با برنامه‌های ارتعاشی و کنترلی

با Adams Vibration، مهندسان آزمایش‌های فیزیکی روی دستگاه‌های شیکر(Shaker) را با نمونه‌های اولیه مجازی جایگزین می‌کنند. سر‌و‌صدا، ارتعاش و سختی (Noise, Vibration & Harness) عوامل حیاتی در عملکرد بسیاری از طرح‌های مکانیکی هستند، اما طراحی برای NVH بهینه می‌تواند دشوار باشد. بررسی ارتعاش در آدامز به مهندسان اجازه می‌دهد تا به‌راحتی ارتعاشات اجباری سیستم‌های مکانیکی را با استفاده از تحلیل دامنه فرکانس مطالعه کنند. ماژول‌های دیگری که برای برنامه‌های کنترلی توسعه یافته‌اند عبارتند‌ از:

• Adams Modeler: این ماژول اجازه می‌دهد تا وظایف عملیاتی اولیه با حداقل کلیک و انتخاب انجام شود و مدیریت مدل آسان‌تر باشد.
• Adams Car: به‌کمک این ماژول، تیم‌ها می‌توانند نمونه‌های اولیه مجازی کاربردی از وسایل نقلیه و زیرسیستم‌های خودرو را بسازند و آزمایش کنند.
• Adams Machinery: این ماژول یک مجموعه شبیه‌سازی قدرتمند برای سیستم‌های درایو مکانیکی است.
• Adams Real Time: این ماژول یک راه‌حل سخت‌افزاری در حلقه (HiL) برای ترکیب مدل‌های نرم‌افزاری با
• سخت‌افزارهایی مانند شبیه‌سازهای رانندگی است.
• Adams MaxFlex: این ماژول اجازه می‌دهد تا غیرخطی بودن هندسی (یعنی تغییر شکل های بزرگ)، غیرخطی بودن مواد و غیرخطی بودن شرایط مرزی نمایش داده شود.

ادغام منعطف بدنه

Adams Flex شرایطی را فراهم می‌کند که به‌درستی انعطاف‌پذیری یک جزء را حتی در حضور حرکت کلی بزرگ و تعامل پیچیده با سایر عناصر مدل‌سازی در بر می‌گیرد. این روزها تاکید بیشتری بر روی سیستم‌های مکانیکی با سرعت بالا، سبک و دقیق شده است. اغلب این سیستم‌ها شامل یک یا چند جزء ساختاری هستند که در آن اثرات تغییر شکل برای تجزیه‌و‌تحلیل طراحی بسیار مهم است و فرض بدنه صلب دیگر معتبر نیست.

Adams Flex اجازه می‌دهد تا مدل‌های اجزای محدود را از اکثر بسته‌های نرم‌افزاری اصلی موجود برای (Finite Element Analysis) FEA وارد کنید. این قابلیت به‌طور کامل با بسته Adams یکپارچه شده است و امکان دسترسی به مدل‌سازی راحت و قابلیت‌های قدرتمند پس از پردازش را فراهم می‌کند.

Adams-view-flex ماژول ViewFlex در Adams View به کاربران این امکان را می‌دهد تا با استفاده از تجزیه‌و‌تحلیل المان محدود تعبیه شده که در آن مرحله مشبک‌سازی و تحلیل حالت‌های خطی انجام می‌شود، یک قسمت صلب را به یک بدنه انعطاف‌پذیر مبتنی بر MNF تبدیل کنند.

ادغام با MSC Fatigue برای پیش‌بینی عمر اجزای مختلف

تست دوام یک جنبه حیاتی در توسعه محصول است و مسائلی که در اواخر چرخه توسعه کشف می‌شوند منجر به تاخیر در پروژه و هزینه‌ی بیش‌از‌حد می‌شوند. بدتر از آن، خرابی‌های «در سرویس» منجر به نارضایتی مشتریان، مسائل ایمنی و هزینه‌های گارانتی می‌شود. ماژول پیش‌بینی عمر اجزا در آدامز به مهندسان اجازه می‌دهد تا استرس، کرنش یا عمر اجزا را در سیستم‌های مکانیکی ارزیابی کنند تا محصولات را برای ماندگاری بالاتر طراحی کنند.

دسترسی مستقیم به داده‌های آزمایش فیزیکی در قالب‌های فایل استاندارد صنعتی، مهندسان را قادر می‌سازد تا از داده‌های بارهای گرفته‌شده در طول آزمایش‌ها استفاده کنند و به‌راحتی نتایج شبیه‌سازی و آزمایش را به هم مرتبط کنند.

مزایای استفاده از نرم‌افزار ADAMS

۱- نمایش یکنواخت مدل در چرخه طراحی

توانایی استفاده مجدد از مدل‌های شبیه‌سازی، یک نمایش مدل‌سازی شده سازگار ایجاد می‌کند که به‌عنوان منبعی واحد و یکپارچه از یک مدل حقیقی برای سیستم مورد بررسی عمل می‌کند. دیگر نیازی به نگهداری مجموعه ابزارهای مجزا و جزیی برای شبیه‌سازی‌های آفلاین و آنلاین و انجام ترجمه‌های مدل که مستعد خطا هستند، بین ابزارهای مختلف و اصلی نیست. هم صرفه‌جویی در هزینه و هم در زمان را می‌توان از این رویکرد تک ابزاری و تک مدلی محقق کرد.

۲- تنظیم و بهینه‌سازی کارآمد سیستم‌های پویا

Adams Real Time برای حفظ توپولوژی (ویژگی‌های ساختاری) و پارامترهای سیستم مدل‌سازی شده MBD طراحی شده است. این امر امکان حفظ عناصری مانند نقاط سخت، اتصالات، فنرها، دمپرها و بوش‌ها و ایجاد تغییرات را بدون نیاز به کالیبره کردن یک مدل سفارشی را برای هر تغییر و کاربرد فراهم می‌کند. به این ترتیب، مدل می‌تواند ویژگی‌های فرکانس بالاتری را در پاسخ‌های سیستم ثبت کند و پیکربندی‌های مختلف را می‌توان با دوره تناوب کوتاه‌تر معرفی و بررسی کرد.

۳- مجموعه مدل واحد

برای مدیریت این موارد استفاده مختلف، به‌صورت مرکزی، آدامز اکنون اجازه می‌دهد تا چندین پیکربندی خودرو در یک مجموعه مدل واحد و پیکربندی‌های متعدد در یک زیر سیستم واحد گنجانده شوند. به این ترتیب، می‌توان یک پایگاه‌داده برای یک مدل واحد ایجاد کرد که پیکربندی‌های وسیله نقلیه را در سطوح مختلف ثبات (انعطاف‌پذیر، پرتو، صلب) و متناسب با پاسخ‌های فرکانسی خاص (هندلینگ، سواری، دوام) نشان می‌دهد. این رویکرد حفظ و استقرار، مناسب‌ترین مدل را برای یک برنامه، بلادرنگ امکان‌پذیر می‌کند.

چرا ADAMS بهترین انتخاب برای دینامیک چند‌جسمی است؟

۱- به طور دقیق بارها را برای FEA پیش‌بینی می‌کند

پیش‌بینی و درک بارهای دینامیکی در مقایسه با بارهای استاتیکی بسیار دشوارتر است و این به‌ویژه در سیستم‌هایی با قطعات متحرک متعدد، برهم‌کنش‌های پیچیده و پدیده‌های دینامیکی صادق است. با استفاده از آدامز، مهندسان می‌توانند بارهای دینامیکی دقیق اعمال شده از طریق سیستم به هر جزء کلیدی درون آن را محاسبه کنند. سپس، آن بارها می‌توانند به‌عنوان ورودی مدل‌های FEA اجزاء مورد استفاده قرار گیرند تا نتایج قابل اعتمادی برای تجزیه‌و‌تحلیل تنش یا تحلیل خستگی به‌دست آید.

توصیه مکادمی؛ روش اجزاء (المان) محدود (FEM) را مطالعه کنید.

۲- انعطاف‌پذیری را به‌ راحتی در سیستم به نمایش می‌گذارد

ادامز به شما اجازه می‌دهد تا حتی در سیستم‌های حرکتی بزرگ که شامل تعاملات پیچیده با سایر عناصر مدل‌سازی است، قطعات انعطاف‌پذیر را به‌راحتی ایجاد کنید. مهندسان می‌توانند با وارد کردن فایل‌های MNF از نرم‌افزار FEA، اجزای انعطاف‌پذیر ایجاد کنند یا با استفاده از قابلیت Adams ViewFlex، قطعات انعطاف‌پذیر را در محیط آدامز تولید کنند.

۳- با اطمینان مدل مکانیکی دقیق برای مدل‌سازی سیستم کنترل طراحی می‌کند

تقریباً هر سیستم مکانیکی شامل یک یا چند سیستم کنترل است. با استفاده از کنترل‌های آدامز، می‌توانید مدل‌های آدامز تعریف‌شده هندسی خود را بگیرید و به‌راحتی آن‌ها را در نمودارهای بلوکی که با نرم‌افزار طراحی سیستم کنترل ترجیحی خود ایجاد کرده‌اید، مانند ابزارهای EASY5، MATLAB Simulink یا FMI بگنجانید.

۴- دینامیک واقعی برای طراحی و آزمایش خودرو

با محصولات Adams Car، تیم‌های مهندسی می‌توانند به‌سرعت نمونه‌های اولیه مجازی کاربردی از وسایل نقلیه کامل و زیرسیستم‌های خودرو را بسازند و آزمایش کنند. با کار در این محیط، تیم‌های مهندسی خودرو می‌توانند طرح‌های خودروی خود را در شرایط مختلف جاده و دکل آزمایشی انجام دهند، آزمایش‌هایی را که معمولاً در آزمایشگاه یا در مسیر آزمایش انجام می‌دهند، اما در کسری از زمان انجام می‌دهند.