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| SIMPACK运动学和动力学——核心组件 |
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运动学/动力学和先进的解算器是SIMPACK软件的核心模块。所有其他的模块和接口可以直接建立在SIMPACK运动学/动力学核心模块的基础上。
SIMPACK软件运动学/动力学模块的基本特征如下：SIMPACK核心模块
可视化3D建模
SIMPACK时域/频域解算器
模态分析
准静态分析
动画与后处理
扩展的元素库（铰、弹簧阻尼、摩擦等）
积分设置管理 |
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除了时域积分以外，SIMPACK求解器还有非常强大的静力学求解能力，它不但可以快速寻找到系统的静力平衡位置，尤其重要的是，它还可以预测系统处于任意位置平衡所需条件。同时，标准的求解器还可以进行频域分析，求解系统的固有频率与固有振型。另外，在SIMPACK NVH模块中，还可以在频域内分析系统的振动、冲击、噪声。
扩展的建模元素库给我们提供了快速的建模工具，任意类型的铰、标记或力元素（可以用户自定义）都可以很容易的实现，这在很大程度上节省了我们的建模时间和模型出错率。 |
SIMPACK前处理器-Model Set-up
图形化的Model Setup界面为初学者提供了方便的建模手段，同时也为高级用户提供了完整的建模控制手段。
SIMPACK Model Set-up带有非常丰富的建模元器件库，包括零件、关节、约束、力、碰撞、函数、控制元件等等，采用3D鼠标拾取，这可使工程师的建模更快速、高效、准确；并且，有效地利用3D鼠标不仅可以提高建模效率，同时可以极大地减少建模错误。
通过内建的CAD建模功能，我们可以构造各种3D几何造型；也可利用SIMPACK的CAD接口传入任意复杂的CAD产品构型，这样既可加速建模过程，同时模型外形也更为逼真。
尤为重要的是，任何SIMPACK所建立的复杂模型，均可以在CodeExport模块中输出其全代码（Fortran语言或C语言），这使得我们可以将模型嵌入至控制系统或输出到HIL平台上，实现半实物的实时仿真。
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性能优异的SIMPACK解算器
当多体系统建立后，解算器便自动形成了其动力学微分方程组。
SIMPACK采用先进的相对坐标系建模，形成的动力学方程组数目最小，因而求解非常快速。当模型的零件越多，自由度越大时，这种建模方法所带来的优势就尤为明显。而其它程序采用绝对坐标系建模方法，所建立的方程组往往是自由度的幂次方，其求解速度将急剧降低。 |
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同时，核心的递归算法保证了求解的稳定性和可靠性，这些性能已经得到涵盖欧洲航天、汽车、军工在内的无数项目的测试与验证。一旦建模完成，工程师可以利用SIMPACK强大的求解器进行各种分析，包括：静力学分析、运动学分析、动力学分析、逆动力学分析、频域分析、模态分析、谱分析等，同时仿真结果可以用动画或绘图的形式输出。
除了时域积分以外，SIMPACK求解器还有非常强大的静力学求解能力，它不但可以快速寻找到系统的静力平衡位置，尤其重要的是，它还可以预测系统处于任意位置平衡所需条件。同时，标准的求解器还可以进行频域分析，求解系统的固有频率与固有振型。另外，在SIMPACK NVH模块中，还可以在频域内分析系统的振动、冲击、噪声。 |
SIMPACK后处理器——动画与绘图
无论是时域积分的运动，还是频域求解的振型，在SIMPACK后处理中均可以动画显示。同时，动画显示时工程师还可以方便地设置所有观测点、观测方向，从任何角度和任何层面进行观测。最后，所有的动画均可录制成高质量电影文档，供用户后续使用。
除了动画观测了解系统的运行学动力学性能之外，SIMPACK后处理还给用户提供了功能非常丰富的曲线作图、曲线输出（ASCII，Excel）、曲线输入、曲线编辑、数据分析（如统计、FFT变换、功率谱密度函数）、对比等功能，给用户详细、准确了解系统性能提供了有力的工具。
如果用户在仿真分析后需新添加各种测量参数，那么就无需重新计算即可随心所欲地得到结果，极大地节约了用户调试模型反复计算的时间。
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在运动学/动力学核心模块的基础上，INTEC公司还为各工业领域和特殊应用开发了许多附加模块。这些模块可以与核心模块任意搭配使用，给用户提供了丰富的仿真工具，还给用户提供了完整、快速专业的解决方案。
附加模块可分为两类，一类是为不同工业领域开发的专业模块，另一类是功能扩充模块。
SIMPACK所有的模块均在统一的界面之下完成建模及分析功能，保证了模型的通用性。 SIMPACK的专业模块：
- SIMPACK Automotive+——汽车行业的专用分析模块。利用该模块实现对轿车、卡车、发动机以及零部件、实时控制系统（如ABS）等的动力学分析。
- SIMPACK Wheel/Rail——铁路行业分析模块。SIMPACK Wheel/Rail可以完成铁路行业涉及的全部的动力学分析。Wheel/Rail也是目前铁路行业动力学仿真分析软件的旗舰产品。
- SIMPACK Engine——发动机行业分析模块。利用该模块完成发动机零部件或整机的动力学分析，Engine也是目前欧洲发动机动力学仿真分析的首选软件。
- SIMPACK Formula One——F1赛车动力学专用模块。
SIMPACK专业模块
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Kinematics and Dynamics 是SIMPACK的核心模块。在核心模块的基础上，INTEC公司还为各工业领域和特殊应用开发了许多附加模块。这些模块可以与核心模块任意搭配使用，给用户提供了丰富的仿真工具，还给用户提供了完整、快速专业的解决方案。
附加模块可分为两类，一类是为不同工业领域开发的专业模块，另一类是功能扩充模块。 |
SIMPACK Automotive （汽车专业模块）
SIMPACK Automotive+模块在德国宇航中心（DLR）由INTEC公司和世界领先的汽车公司共同开发。
SIMPACK采用开放式模型结构，模型中每个零件或子结构都可以针对分析内容方便地进行修改。在SIMPACK中，通过零件和子结构建模可以快速地建立轿车、摩托车、卡车、客车模型，并进行高速、高精度的求解。
SIMPACK Automotive+模块与SIMPACK的其他模块完全兼容。 |
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SIMPACK Wheel/Rail （铁道专业模块）
SIMPACK Wheel/Rail模块是德国宇航中心（DLR）集20多年轮/轨接触模拟的经验和现代先进的模拟技术于一体的技术结晶，是世界领先的轨道车辆动力学仿真工具。由于SIMPACK自身开放和非常灵活的建模概念，使SIMPACK软件可以支持任何设计思路，无论从单个车轮还是到主动/被动系统。并使用户将精力致力于所计划的创新开发工作上。
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SIMPACK Engine (发动机专业模块） |
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SIMPACK将一向著称的精确性能引入到发动机模拟领域。SIMPACK Engine只要很少的建模工作就可用来预估结构载荷、耐久性、振动以及发动机设计时所需的各种性能。
SIMPACK Engine 给基于最新技术的气门、曲柄机构、正时机构、径向滑动轴承、链条和弹性体等提供了专业化的设计工具。可在SIMPACK环境中实现整个发动机和传动系的模拟。能方便调用的全参数化标准发动机模型库提供了迅速获取模拟结果的可能，这个模型库可在标准SIMPACK界面上进行用户化定制和增强 |
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功能扩充模块 |
SIMPACK的功能扩充模块包括：
- CONTACT MECHANICS－用户可定义任意形状表面的接触碰撞，碰撞的几何体可以是刚体，也可以是柔性体，SIMPACK提供了包括Hertz接触、FlexContact等一系列碰撞模型，具有很高的仿真效率及精度。
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- SIMBEAM－用户可以交互式地建立三维的弹性梁式结构，方便直观地构筑弹性体。
- NVH (Noise-Vibration-Harshness)－系统高频振动、冲击、噪声的仿真分析
- GEAR－齿轮模块。在齿轮模块中可以实现各种类型齿轮啮合的传动，分析由于安装、制造误差引起的齿轮传动冲击，扭转刚性等。
- CODE EXPORT－输出多体系统的程序原代码（C语言和Fortran语言）和可执行程序，此代码不依赖于任何多体环境。
代码输出功能应用在硬件在环、软件在环的仿真、实时控制仿真等领域；同时输出的原代码可以嵌入在用户开发的
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任何程序代码中作为二次开发产品；在控制系统设计中，代码输出模块也可将多体模型输
出成SIMULINK的黑箱模型。SIMPACK软件也是目前多体系统动力学仿真软件中唯一可
以输出程序源代码的软件。
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- USER ROUTIINES－为二次开发工具，用户可以利用C和Fortran语言定义自己的特殊力学元件（如力单元，驱动单元等） CONTROL－用户在SIMPACK软件中可以直接建立闭环的机电控制系统。
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- VTL（Virtual Test Lab）－SIMPACK的虚拟实验室模块用于研究各种系统参数或外部激励对系统动力学响应的影响，也可用于机械系统的参数优化。
- Customizing and Scripting－SIMPACK提供了一种类似于Javascript的脚本语言工具QSA（QT Script for Application），利用QSA我们可以编写多体系统的宏命令、进行分析过程的自动化，也可以进行用户界面的定制。
- CHAIN－由于采用了相对坐标系建模和递归算法，SIMPACK的链条模块可以精确仿真链传动系统的传动误差、振动特性、链-齿冲击、张紧力等，甚至可以精确考虑柔性链轮和链节传动动力学问题。
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SIMPACK与各种CAD软件、FEA软件和CACE软件系统之间均有良好的专用接口。 |
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CAD专用接口
CAD系统所生成的模型文件，可以非常容易地传递到SIMPACK中来，同时，SIMPACK针对当今主流三维CAD软件开发了嵌入式接口模块，用户可以方便地把在CAD软件中建立的CAD模型转成动力学模型，并完整、高效地传递到SIMPACK中进行仿真分析。
这其中包括： |
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ProSIM―Pro/E软件接口
-直接在Pro/ENGINEER建模环境下建立机械系统的运动学、动力学模型；
-动画显示和数据输出、分析均在Pro/ENGINEER环境内；
-完备的数据输出能力：如坐标系、几何形状、曲面、零件及完整运动学、动力学模型等。
IdeSIM――与I-DEAS软件接口
¨ 直接在I-DEAS建模环境下建立机械系统的运动学、动力学模型；
¨ 系统质量、惯量自动计算；
¨ 完备的数据输出能力：如坐标系、几何形状、曲面、零件及完整运动学、动力学模型
¨ 自动生成多体系统的运动学结构关系；
CatSIM――与CATIA软件接口
¨ CATIA运动学模型可以完整地输出为SIMPACK的动力学模型；
¨ 系统质量、惯量自动计算；
¨ 几何形状、几何数据均可传递到SIMPACK中来，进行碰撞设置。
数字化装配接口（DMU）
SIMPACK提供了数字化装配软件接口，运动学计算结果输入到数字化装配软件中，进行机构运动干涉检查，以此实现下一代的协同虚拟样机解决方案(CFP--Collaborative Functional Prototyping)。
例如，SIMPACK的运动学结果可以输入到Centric Software Inc.公司的Centric Studio软件中，进行动态干涉检查，这一全新的概念已经由Siemens Transportation System（TS）提出，并率先实现。 |
FEA专用接口
由于拥有强大功能的有限元接口模块FEMBS，SIMPACK软件被公认为是柔性多体动力学软件领域中的领导者。
FEMBS可以与绝大多数通用有限元软件包括NASTRAN、MARC、ANSYS、ABQUS、I-DEAS、 PERMAS等进行双向数据传递。通过FEMBS模块，可生成任意弹性体模型，此外，通过优化的弹性体积分技术，SIMPACK在柔性多体动力学模型的求解上，不仅速度快，且稳定性和可靠性均很高。 |
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主要特点：
¨ 运用成熟的模态缩减技术，获取准确的模态振型；
¨ 与更多的FEA软件接口，包括NASTRAN、MARC、ANSYS、ABQUS、I-DEAS、 PERMAS等；
¨ 即使是巨大的FEA模型，生成的接口文件仍非常紧凑，方便操作使用；
¨ 对有限元软件单元类型几乎没有限制。 |
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疲劳分析专用接口（LOADS）
为了用户更好地了解系统的疲劳寿命及可靠性，SIMPACK还为主要的疲劳分析软件提供了良好的接口关系，可如与nCode公司的FE-Fatigue、ECS Steyr公司的FEMFAT的接口。 |
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数字化装配软件接口
为了更好的体现虚拟样机的功能，SIMPACK可以和具有数字化装配功能的软件进行接口，将SIMPACK软件的运动学计算结构输入到数字化装配软件中，进行机构运动干涉检查，以此实现下一代的协同虚拟样机(CFP--Collaborative Functional Prototyping)解决方案。例如，SIMPACK的运动学结果可以输入到Centric Software Inc.公司的Centric Studio软件中，进行动态干涉检查，这一全新的概念已经由Siemens Transportation System（TS）提出，并率先实现。
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CACE专用接口
通过接口，可以实现任何机电系统的建模仿真工作。SIMPACK与Matlab的接口关系是非常灵活而富有特色的。它给用户提供了四类接口，极大地满足了用户的各种需求： |
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- 线性模型输出－SIMPACK的复杂动力学模型可以方便地在任意位形下进行线性化，线性化后的数学模型可以方便地输出并提交给MATLAB使用；
- 代码调用－SIMPACK建立的复杂动力学模型可以以原代码及可执行程序的形式输出，具有平台无关性；
- 协同仿真分析－SIMPACK与MATLAB软件的协同仿真，包含以下两种接口模式：
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1.SIMAT－用户所建立的SIMPACK模型可以输出给MATLAB软件，在MATLAB软件中进行仿真分析，脱离开SIMPACK环境，这样可以方便地在MATLAB中优化系统的控制模型。同时由于脱离了SIMPACK环境，大大节约系统资源，易于实现实时仿真分析。
2. MATSIM－用户建立的MATLAB控制模型可以输入到SIMPACK中来，从而脱离MATLAB环境，用户在SIMPACK环境下便可以实现机械系统和控制系统的整体仿真和优化，最大限度地优化整机系统的性能。
| CACE－为了考虑机械系统中的液压系统和机械系统的相互作用，SIMPACK软件利用和AMESIM、DSHplus等液压专用分析软件的接口，实现机械—液压—控制一体化系统的仿真。 |
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2007年3月29日 21:26
