Technische Universiteit Delft
Faculteit Werktuigbouwkunde, Maritieme Techniek en Technische Materiaalwetenschappen Transporttechnologie
D.C. Lampe Vergelijking van de multibody programma's ADAMS, BAMMS, DADS en MADYMO. Literatuuropdracht/scriptie, Rapport 91.3.2865-II.VT, Sectie Voertuigtechniek.
Voor de activiteiten van de afdeling Voertuigdynamica (VD) van IW-TNO en van de sectie Voertuigtechniek van de TU Delft is het belangrijk te kunnen beschikken over een simulatiepakket. De keus tussen zelf zo'n pakket ontwikkelen, of een (commercieel verkrijgbaar) pakket aanschaffen, is gevallen op het eerste. De belangrijkste reden hiervoor is dat zo'n pakket kan dienen als drager voor door beide instellingen ontwikkelde kennis, waardoor men zich positief kan onderscheiden van de concurrentie. Het feit dat de TU al beschikte over het programma BAMMS, heeft in belangrijke mate bijgedragen aan het besluit om dit pakket verder te ontwikkelen in het kader van het samenwerkingsverband tussen beide instellingen. Een belangrijk nadeel van zelf ontwikkelen is de hoge investering die dit met zich meebrengt. Deze kosten zouden terugverdiend kunnen worden door BAMMS te verkopen. Een dergelijke beslissing stelt extra eisen aan de ontwikkeling van het programma. Ook de relatie met MADYMO, dat door de afdeling Botsveiligheid (BV) van IW-TNO ontwikkeld en verkocht wordt, speelt hierin een belangrijke rol. Voordat deze problematiek echter aan de orde is, moet de marktsituatie nader onderzocht worden. De eerste stap daartoe is een vergelijking tussen verschillende, van belang zijnde pakketten.
Bekend is dat de markt voor MBS (multibody systems) software wordt geleid door de pakketten ADAMS en DADS; deze programma's kunnen dus als referentie dienen. Vanwege de situatie binnen IW is ook MADYMO in de vergelijking opgenomen. De vergeleken programma's zijn vanuit drie
verschillende invalshoeken beschouwd. Begonnen wordt met een algemene beschrijving, waarin de structuur van en het werken met de vier programma's wordt beschreven. Vervolgens wordt ingegaan op de theoretische grondslagen van multibody systemen. In het laatste hoofdstuk van het rapport worden de diverse opties van ADAMS, BAMMS, DADS en MADYMO met elkaar vergeleken. Uit elke van de zojuist genoemde beschouwingswijzen kwamen een aantal verschillen naar voren, waarvan de belangrijkste hierna kort besproken worden.
Typerend voor MBS software is de opbouw in drie fasen. Het model wordt, meestal met behulp van standaardelementen, opgebouwd in de preprocessing fase, waarna de eigenlijke simulatie wordt uitgevoerd (processing). De resultaten daarvan worden geanalyseerd in de postprocessing fase. BAMMS echter combineert de laatste twee fasen tot één. Het voordeel hiervan is, dat daardoor een combinatie van simuleren en analyseren ontstaat, waarbij de gebruiker interactief veranderingen in het model of de gewenste analyse kan aanbrengen.
Multibody systemen bestaan uit onderling verbonden lichamen. Deze verbindingen beperken de bewegingsvrijheid van de lichamen, en worden beschreven door algebraïsche vergelijkingen, die worden toegevoegd aan de differentiaalvergelijkingen die het gedrag van de vrij bewegende lichamen beschrijven. Hierdoor ontstaat een stelsel zogenaamde DAE's, differential algebraic equations. Kenmerkend voor MBS software is dat zij, op basis van de systeembeschrijving, deze vergelijkingen genereren en oplossen. Hiervoor bestaan verschillende methoden. ADAMS en DADS gebruiken een directe oplossingsmethode, terwijl BAMMS en MADYMO het stelsel DAE's reduceren tot ODE's, ordinary differential equations. BAMMS doet dit door een variant van de Wittenburg-methode te gebruiken. De bewegingsvergelijkingen zijn symbolisch, en worden gegenereerd uit blokdiagrammen, die opgesteld zijn op basis van de bondgraaf-theorie. Hierdoor is het programma gemakkelijk uit te breiden, ook met elementen uit andere dan het mechanische domein. De diverse aspecten van MBS programma's kunnen onderverdeeld worden in modelleringselementen, methodiek, berekeningsmethoden, pre- &
postprocessing, en software/hardware aspecten. Gezien de activiteiten van IW-TNO en de TU op het gebied van voertuigtechniek, is apart aandacht besteed aan aspecten die op dit gebied betrekking hebben. MBS programma's blijken globaal dezelfde mogelijkheden te hebben, maar verschillende doelstellingen. MADYMO is sterk gespecialiseerd op het onderzoeken van de effecten van botsingen op de slachtoffers daarvan. ADAMS en DADS zijn breed georiënteerde programma's. Dit uit zich in uitgebreide bibliotheken met modelleringselementen, en de ontwikkeling van gebruiksvriendelijke interfaces. Beide programma's bieden speciale voertuigtechnische opties, met name ADAMS, via de modules /Tire en /Vehicle. Een ander aspect van ADAMS is de opzet die erop gericht is het programma te integreren in een omgeving van andere technische software, zoals CAD en FEM pakketten. BAMMS heeft in principe het meeste potentieel voor algemene toepassing (hoge mate van flexibiliteit, multi-domein door bondgraaf-benadering), maar veel macro's zijn gericht op voertuigmodellering. Aangezien ook de activiteiten van het IW en de TU zich hiertoe beperken, zal de praktische toepassing van BAMMS voorlopig op dit gebied liggen.
Rapporten studenten Voertuigtechniek
