Análisis de Mecanismos para cualquier Sistema CAD

Descripción

Por primera vez en el del mercado mundial, los usuarios de prácticamente cualquier programa CAD de diseño y modelado sólido disponen de una herramienta de simulación cinemática y dinámica de mecanismos a precio asequible que puede trabajar perfectamente integrado con su sistema CAD 3D de modelado sólido. COSMOS/Motion permite:

Transferir de forma automática a COSMOS/DesignSTAR las fuerzas y cargas de inercia en componentes resultantes del análisis dinámico del movimiento del mecanismo con COSMOS/Motion para realizar un análisis estructural por elementos finitos y obtener el comportamiento resistente de las piezas del ensamblaje.

Simular condiciones reales de trabajo. Permite obtener la potencia de consumo de un motor para mover un mecanismo, u optimizar las vibraciones de un mecanismo debido a descentramientos de la masa, mejorar el perfil de una leva, verificar que no existen choques o interferencias entre piezas del mecanismo.

Características

La estructura y capacidades de COSMOS/Motion es la siguiente:

Restricciones de Movimiento: Mediante las restricciones se define cómo se mueven los componentes del mecanismo. Las restricciones definen cómo están conectados entre sí las piezas y cómo se pueden mover relativamente entre ellas. Por definición las restricciones en COSMOS/Motion

son infinitamente rígidas, no tienen masa, y no tienen holguras. Los tipos de restricciones soportados en COSMOS/Motion son los siguientes:

o Juntas de unión  -- se utilizan para restringir el movimiento relativo entre dos cuerpos rígidos. Los pares de unión que se pueden definir son los siguientes:

Cilíndrica: permite desplazamiento axial y rotacional entre piezas (restringe 2 GDL de translación y 2 GDL de rotación).

Fija: no permite ningún desplazamiento de translación ni rotación (restringe 6 GDL).

Plana: permite desplazamiento de translación y rotación en un plano entre piezas (restringe 1 GDL de translación y 2 GDL de rotación)

Revolución: permite la rotación entre piezas alrededor de un eje (restringe 3 GDL de translación y 2 GDL de rotación)

Tornillo: permite desplazamiento de translación axial proporcional al movimiento de rotación alrededor de un eje (restringe 0.5 GDL de translación y 0.5 GDL de rotación)

Esférica: permite rotación libre alrededor de un punto entre piezas (restringe 3 GDL de translación y 0 GDL de rotación)

Translacional: permite desplazamiento de translación entre piezas a lo largo de un eje (restringe 2 GDL de translación y 3 GDL de rotación)

Universal: permite la transferencia de rotación entre dos cuerpos (restringe 3 GDL de translación y 1 GDL de rotación)

o Primitivas de unión -- Las "Jprims" se usan para restringir 1, 2 ó 3 grados de translación y/o rotación. No tienen analogía física y se utilizan de forma predominante para reforzar restricciones geométricas standard. Las primitivas de unión se pueden combinar entre sí para crear juntas más complejas. Los tipos disponibles son los siguientes:

En línea: permite desplazamiento de translación axial y rotación libre entre piezas (restringe 2 GDL de translación y 0 GDL de rotación).

En el plano: permite desplazamiento de translación en el plano y rotación libre entre piezas (restringe 1 GDL de translación y 0 GDL de rotación).

Orientación: permite desplazamiento de translación libre entre piezas impidiendo la rotación relativa (restringe 0 GDL de translación y 3 GDL de rotación).

Ejes paralelos: permite rotación relativa entre dos ejes de las piezas dejando libres todos los desplazamientos de translación relativos (restringe 0 GDL de translación y 2 GDL de rotación).

Ejes perpendiculares: permite rotación relativa entre los ejes-Z de las piezas pero no permite ninguna rotación relativa en las direcciones perperdiculares a los ejes-Z (restringe 0 GDL de translación y 1 GDL de rotación).

o Contactos -- se usan para reforzar restricciones geométricas y restringir 1, 2 ó 3 grados de translación y/o rotación. Las primitivas geométricas se pueden combinar entre sí para crear juntas más complejas. Los tipos disponibles son los siguientes:

Punto-a-curva: obliga a que un punto de una pieza se mueva a lo largo de una curva de otra pieza (restringe 2 GDL de translación y 0 GDL de rotación).

Curva-a-curva: obliga a una curva de una pieza a que permanezca en contacto con una curva de otra pieza (restringe 2 GDL de translación y 0 GDL de rotación).

Intermitente curva-a-curva: aplica una fuerza para prevenir que las curvas de contacto penetren unas en otras (restringe 0 GDL de translación y 0 GDL de rotación).

Contacto 3D: aplica fuerzas para prevenir que una pieza no penetre en otras (restringe 0 GDL de translación y 0 GDL de rotación).

o Acoplamientos -- los acoplamientos permiten acoplar el movimiento de una junta de revolución, cilíndrica o de translación con otra junta de revolución, cilíndrica o de translación. El movimiento a acoplar puede ser del mismo tipo o diferente. Por ejemplo, el movimiento de rotación de una junta de revolución puede acoplarse al movimiento de rotación de una junta cilíndrica, o el movimiento de translación de una junta translacional puede acoplarse al movimiento de rotación de una junta cilíndrica. Cada acoplamiento elimina 1 GDL del modelo del mecanismo, y los tipos de acoplamientos disponibles son los siguientes:

Translación/Translación Translación/Rotación Rotación/Rotación

o Movimiento -- aquí es donde se define el movimiento aplicado a una junta de unión o a una pieza. La única diferente de prescribir movimientos en juntas o en componentes es que en la junta ya está definidos los grados de libertad en los cuales prescribir el movimiento mientras que en componentes el usuario debe especificar la dirección seleccionando geometría.

Tipos de movimientos: el usuario puede definir movimientos de desplazamientos, velocidad o aceleración en función del tiempo en cualquier junta de unión. Los movimientos más simples son los siguientes:

Desplazamiento constante: provoca que la junta de unión mantenga las piezas en una posición fija, los cuerpos no se mueven de forma relativa entre ellos durante la simulación, el efecto es como si se hubiera definido una junta de unión fija. La ventaja de fijar dos piezas mediante un motor de desplazamiento constante en una junta es que el movimiento se puede ajustar a diferentes posiciones. En cambio utilizar una unión rígida es más eficiente desde el punto de vista computacional.Velocidad constante: la junta se mueve con la fuerza necesaria para producir una velocidad constante.Aceleración constante: este motor mueve la junta con la fuerza necesaria para producir una aceleración constante.

Funciones de movimiento: especifica el desplazamiento, velocidad o aceleración exacto a aplicar a una junta de unión en función del tiempo. Las funciones disponibles son las siguientes:

ConstanteStepHarmónicaSplineExpresión

Movimiento en una pieza: consiste en seleccionar un punto de la pieza o componente y definir el tipo de movimiento deseado colocando un motor de movimiento en la dirección deseada.

Fuerzas -- se pueden utilizar fuerzas para modelizar amortiguadores y muelles, actuadores y fuerzas de control y otros muchos elementos. Las fuerzas no prescriben movimientos, por tanto no añaden o elimina grados de libertad al modelo. Las fuerzas se pueden oponer al movimiento, tal como muelles o amortiguadores, o inducir movimiento. COSMOS/Motion ofrece los siguientes tipos de fuerzas:

o Muelles -- COSMOS/Motion ofrece dos tipos de muelles: Muelle Axial: representa una fuerza actuando entre dos

componentes sobre una distancia y a lo largo de una dirección. COSMOS/Motion calcula la fuerza en el muelle en base a la distancia entre componentes.

Muelle de Torsión: es un muelle rotacional que actúa entre dos componentes. COSMOS/Motion calcula el momento en el muelle en base al ángulo entre componentes alrededor del eje especificado.

o Amortiguadores -- COSMOS/Motion ofrece dos tipos de amortiguadores:

De Translación: representa una fuerza actuando entre dos componentes sobre una distancia y a lo largo de una dirección. COSMOS/Motion calcula la fuerza en el amortiguador en base a la velocidad relativa entre componentes.

De Torsión: es un amortiguador rotacional que actúa entre dos componentes alrededor de un eje específico. COSMOS/Motion calcula el momento en el amortiguador en base a la velocidad angular entre componentes alrededor del eje especificado.

o Eje (Bushing): es un objeto que define una fuerza actuando en las tres direcciones. Se puede definir una fuerza de torsión, la rigidez translacional y torsional, el amortiguamiento y la fuerza de precarga.

o Fuerzas de sólo-Acción: Fuerza de sólo-acción: una fuerza de sólo-acción se aplica

en un punto de un componente, y no se calculan reacciones. Momento de sólo-acción: un momento de sólo-acción se

aplica en un punto de un componente, y no se calculan reacciones.

o Fuerzas de Acción/Reacción: Fuerza de acción/reacción: una fuerza de acción/reacción

se aplica entre dos componentes, en un cuerpo se aplica una fuerza de acción y en el otro se aplica una fuerza de reacción igual pero de sentido opuesto.

Momento de acción/reacción: un momento de acción/reacción se aplica entre dos componentes, en un cuerpo se aplica un momento de acción y en el otro se aplica un momento de reacción igual pero de sentido opuesto.

Fuerzas de impacto: una fuerza de impacto se usa para simular una colisión entre dos componentes. Tan pronto como las dos piezas están a una cierta distancia especificada en las propiedades del elemento "fuerza de impacto" la colisión se activa y se aplica una fuerza de impacto igual y de sentido contrario a las dos piezas. La fuerza de impacto está

controlado por parámetros tales como la distancia de impacto, la rigidez de los materiales de las piezas en colisión, el exponente de la fuerza de deformación, el máximo amortiguamiento y la penetración.

Gravedad (peso propio): la gravedad es un factor importante cuando el peso de un componente influye en su movimiento, tal como un cuerpo en caída libre.

Resultados -- COSMOS/Motion permite visualizar en pantalla los siguientes resultados:

o Desplazamientos lineales o Desplazamientos angulares o Definición de trayectorias o Vectores de velocidad o Vectores de aceleraciones o Vectores de fuerzas de reacción o XY-Plots