新一代动力学仿真软件Motionview

新一代动力学仿真软件——MotionView
机械系统的动力学性能是制造商和用户共同关心的重要性能指标，如果能在新产品方案的制定和产品研发阶段通过虚拟仿真的手段就能对机械系统的动力学性能进行充分的分析评估和优化，无疑能大大降低产品方案制定和设计中的风险，缩短产品研发周期，减小物理样机的实验次数，从而使企业在激烈的市场竞争中取得先机。

美国澳汰尔工程软件公司的新一代动力学仿真软件MotionView在该领域内提供了专业的解决方案。

□ 澳汰尔工程软件（上海）有限公司吴俊刚
随着国外机械产品不断占领中国市场，国内机械行业面临巨大的竞争压力，特别突出的是汽车行业。

因而新产品的性能以及研发的成本和周期无疑是企业新品自主研发的核心问题。

但传统的研发手段成本高、周期长，已经无法满足产品研发需求。

随着CAD/CAE 技术的突飞猛进，虚拟仿真技术已成为企业自主创新研发的有效手段。

美国澳汰尔工程软件公司开发了一套集CAE分析和优化的软件平台－HyperWorks系列产品。

包括：前处理软件HyperMesh、后处理可视化环境HyperView、多体分析和优化工具OptiStruct、结构动力学分析软件MotionView、板料成形分析工具HyperForm、CAE环境下实验设计、优化及随机分析工具HyperStudy等等。

下面主要介绍一下HyperWorks中的多体动力学分析软件MotionView。

MotionView软件概述
MotionView是澳汰尔公司
开发的新一代系统动力学仿真
分析软件。

它是一个通用的多
体动力学仿真前处理器和可视
化工具，采用完全开放的程序
架构，可以实现高度的流程自
动化和客户化定制。

MotionView具有简洁友好
的界面，高效的建模语言
（MDL），同时也是第一款支持
多求解器输出的多体动力学软
件，可以将模型直接输出成
ADAMS、DADS、ABAQUS和
NASTRAN等多种求解格式文
件，或直接由MotionSolve求解。

而MotionSolve求解器的是
采用新一代的点辅助坐标系原
理（Point-Auxilary-Coordinate
system）的多体动力学求解器，
它具有计算更快速、更稳定的
特点，而且适用范围广泛，可
以处理机械系统动力学、车辆
动力学、隔振、控制系统设计、
针对耐久性分析的载荷预期和
稳健性仿真等多方面的问题，
还可以对零自由度的机械系统
和具有复杂非线性应变的模型
进行仿真。

MotionView特征及优势
MotionView作为新一代的
动力学仿真软件，除了具有其
它多体动力学软件所具备的基
本功能外，还在如下方面有自
身的突出特征。

1、特色功能
模型库：针对某些应用领
域开发模型库，直接进行子系
统组装和工况施加，通过对拓
扑关系和参数缺省值的修改快
速建立用户模型。

报告模板：自动生成并提
交行业标准的图形和曲线，通
过数据叠加快速对结果进行分
析比较。

载荷输出：使用Load Export
工具直接将多体动力学分析结
果转化为有限元分析的边界条件。

疲劳分析：可直接将柔体分析结果输出给nCode疲劳分析软件。

高级对象：包括控制系统、复合梁、柔体、接触和各种约束（如点线、点面、线面、面面）等。

Tcl/Tk程序层：通过与Process Manager连接的可编程命令层来自动执行程序。

工具集：可以有效地建立和编辑模型
· 质量惯量表
· 模型数据表
· 拓扑关系表
·CAD到H3D的模型转换向导· 柔体的创建向导
·Templex模板
· 其它……
模型加密：对模型进行加密，防止数据泄漏。

表达式编辑器：强大的数学工具，可以引用任何模型参数。

2、前处理功能
MotionView为客户提供多
种方法构建模型，包括采用模
型向导从拓扑关系库中选取，
通过图形用户界面进行交互建
模，读入ADAMS模型文件后
修改，以及编辑MDL文件本身。

MDL是简洁高效的建模语言，
采用分级结构、左右配对操作
对象和参数表达式，可读性强。

MotionView的图形界面提
供了高效的模型建立和编辑功
能，所有操作对象属性都可以
通过模型浏览器或数据总结工
具来访问和编辑。

3、对柔性体的支持
MotionView对柔体系统来
说是一个强大的前后处理器。

用户可以调用OptiStruct生成
柔体模型，在窗口中定义柔体
的各种属性和界面点，将其添
加到MDL模型中，最后将组合
到一起的刚体和柔体模型进行
仿真分析和动画显示。

MotionView完全集成在澳
汰尔的HyperWorks框架中，
因此即使没有FEA输入文件，
也能够完成柔体的创建。

无论
对柔体或者组合的刚柔体，用
户都可以进行间隔的或连续的
动画显示，也可以利用
MotionView中的其它的动画功
能，例如云图和测量等。

4、整车动力学分析
MotionView提供了一个完
整的车辆动力学模型库，用户
可以通过模型向导从车辆拓扑
关系库中选择相应子系统，然
后添加相应的工况，从而快速
建立车辆仿真模型并分析。

车辆动力学模型库基于
MDL语言建立，用户可以方便
地修改拓扑关系和参数缺省
值，拷贝、粘贴模型、建立新
系统，定义系统连接等。

该模
型库包括前悬架、后悬架、整
车和动力传动四大类模型，十
几个子系统，几十个仿真工况
和相应的报告模板。

报告模板
可以自动对仿真结果进行处
理，绘制用户关心的全部性能
参数曲线。

5、后处理
MotionView后处理采用多页面多窗口界面，可以通过流程自动化达到仿真结果处理的一致性和标准化，支持在单个窗口中载入和叠加多个动画或曲线，从而方便比较不同分析的结果。

MotionView可以构造复杂的数学表达式，对工程数据进行解析和构图，并可采用交互方式进行曲线标注、坐标轴、图例、图标和脚注的编辑，此外通过内嵌的文本和数值处理器，可以建立高级注释。

因此，MotionView软件相对其它结构动力学分析软件，总结下来具有如下优势：
1、统一的HyperWorks使用平台，多体动力学的前处理，后处理，求解，优化，与第三方软件的接口等等全部无缝集成在HyperWorks这个CAE平台上。

2、简单易用的用户界面。

MotionView的操作方法跟HyperMesh一样，用户可以非常方便的进行各种交互操作，新用户可以快速掌握多体动力学的建模仿真方法，大大提高工作效率。

3、灵活实时的模板。

基于
MDL语言的模板由底层
TCL/TK驱动，可以方便任意改
变模板的多体动力学拓扑关
系，实时更新，快速建立用户
自己的模型。

4、可重用子系统。

任何现
有模型在定义附着关系后都可
以存储为子系统，子系统可以
灵活调用和任意编辑，从而充
分利用现有数据。

且子系统中
的不同选项可以实现不同零部
件系统的任意切换，实现一系
列产品的统一建模和仿真。

5、集合了丰富的多体动力
学建模工具和所有的多体动力
学求解系列。

如产品数据库，
拓扑关系库，模型树，函数库
等，可进行静力学，准静力学，
运动学，动力学，模型线性化
和状态矩阵输出等。

6、可实现有限元分析，疲
劳分析的接口，多体动力学仿
真结果快速输出。

7、超强的多体动力学试验
设计，优化和随机研究功能。

MotionView应用案例
由于MotionView软件的突
出优势，在全球拥有众多用户
并存在很多成功的应用案例。

近年来通用汽车公司90％
的多体动力学工程师已经舍弃
原有的分析软件，转向使用
MotionView软件进行前后处
理，下图是该公司某型号车在
MotionView软件中建立的多体
动力学模型。

而且通用公司的
合资公司泛亚汽车技术中心也
开始使用MotionView软件。

Fiat汽车公司也逐渐认可了
MotionView软件在多体动力学
分析中的优势，下图是该公司
在MotionView中建立的Alfa
Romeo整车动力学分析模型。

同时MotionView软件也在
其它机械行业有较为广泛的应
用，下图是某飞机公司飞机起
落架的分析模型。

结论
MotionView软件作为新一
代的多体动力学分析软件，为
用户提供了方便、易用、开放、
全面的多体动力学分析平台。

应用MotionView软件可帮助企业在方案制定阶段即对产品的多体动力学性能进行预测和分析，又能在方案设计阶段降低产品设计缺陷，减少物理样机的实验次数，从而实现产品性能、周期和成本三者的有效平衡，已经使众多成功的机械制造企业从中获益。