ADAMS虚拟仿真技术在理论力学运动学教学中的应用探讨.pdf
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1、SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯科 教 资 讯 2023 NO.17 SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯ADAMS虚拟仿真技术在理论力学运动学教学中的应用探讨刘静(上海理工大学机械工程学院 上海 200093)摘要:针对理论力学运动学部分内容抽象、求解过程繁琐的特点,在课堂教学中引入可视化虚拟仿真(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System,ADAMS)技术,增加教学直观性和丰富课堂教学内容。通过创建三维模型、约束模型和对运动环境建模,模拟真实的系统运动学约束和运动情况,对
2、运动学问题进行快速、直观的仿真后处理分析,使理论力学运动学部分的理论知识教学更加直观生动。并通过与理论知识进行相互验证,可以加深学生对运动学知识的理解,激发主动学习和探究的主动性,提高教学效果。关键词:ADAMS 理论力学运动学 建模 仿真实验 可视化中图分类号:G642文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2023)17-0206-04Discussion on the Application of ADAMS Virtual Simulation Technology in the Teaching of Kinematics in Theoretical MechanicsLIU
3、 Jing(College of Mechanical Engineering,University of Shanghai for Science and Technology,Shanghai,200093 China)Abstract:For the characteristics of the abstract content and complex solution process of Kinematics in Theoretical Mechanics,ADAMS visual virtual simulation technology is introduced into c
4、lassroom teaching to increase teaching intuitiveness and enrich classroom teaching content.By creating 3D models,constraint models and modeling the motion environment,the true systematical kinematic constrains and motion conditions are simulated,and kinematic problems are carried out quickly through
5、 intuitive processing and analysis after simulation,so as to make the theoretical knowledge teaching of Kinematics in Theoretical Mechanics more intuitive and vivid.Through mutual verification with theoretical knowledge,students understanding of kinematic knowledge can be deepened,the initiative of
6、their active learning and exploration is stimulated,and teaching effect is improved.Key Words:ADAMS;Kinematics in Theoretical Mechanics;Modeling;Simulation test;Visualization运动学是研究物体运动规律的科学,主要基于点的合成运动规律和刚体平面运动分析,研究运动机构整体、刚体、刚体上的点的运动规律。传统课堂教学讲解这一部分内容时主要通过分析物体的速度和加速度矢量图、根据速度和加速度合成定理列写、求解运动方程,整个分析求解过程比
7、较抽象、繁琐。如果能在整个机构运动学分析的框架上分析刚体或点的运动,对于学生理解机构运动学会有很大帮助,而且会激发学生继续深入探究机构运动分析的方法、结论的兴趣,有助于加深对运动学知识和研究方法的理解和掌握1-3。虚拟样机仿真分析(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System,ADAMS)软件是目前全球领先的多体系统动力学分析软件4,具有可视化、易操作、界面友好、功能强大、求解迅速的特点,在工程实际中得到广泛应用。将ADAMS虚拟仿真技术融入理论力学运动学教学中5,在运动学知识点的讲解过程中,结合典型的运动学分析案例6,对系统进行建模和仿真模拟
8、,可快速对系统中的所有构件进行运动学分析。通过对DOI:10.16661/ki.1672-3791.2305-5042-1778基金项目:上海市高校选拔培养优秀青年教师科研专项(项目编号:350035)。作者简介:刘静(1977),女,博士,讲师,研究方向为虚拟样机、工程机械CAD/CAE技术。206SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯 2023 NO.17 科 教 资 讯科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION比仿真结果和解析数据结果,双向验证结论正确性,能够帮助学生加深对运动学概念、分析方法和求解步骤的理解。1 ADMAS虚拟仿真
9、技术在运动学教学中的应用范围ADAMS虚拟仿真技术可以全程应用于运动学内容的教学中,主要包括对各种约束类型的认识、点的合成运动和刚体平面运动的分析、机构的运动学分析。2 应用ADMAS虚拟仿真技术进行运动学分析的步骤2.1 创建几何模型在传统课堂教学中,运动学问题一般抽象简化成机构运动示意图表示。结合ADAMS仿真教学时,可以利用ADAMS零件模型工具或由Pro/E、CATIA、Solidworks等三维建模软件导入的方法来创建运动学分析对象的三维几何模型。ADAMS自带的零件模型包括连杆(模拟刚性连杆)、长方体(模拟滑块)、球体(模拟小球)、弹簧阻尼器(模拟弹簧和摩擦)等。2.2 施加约束运
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