La simulación multicuerpo ( MBS ) es un método de simulación numérica en el que los sistemas multicuerpo se componen de varios cuerpos rígidos o elásticos . Las conexiones entre los cuerpos se pueden modelar con restricciones cinemáticas (como juntas) o elementos de fuerza (como amortiguadores de resorte). Las restricciones unilaterales y la fricción de Coulomb también se pueden utilizar para modelar contactos de fricción entre cuerpos. [1] La simulación multicuerpo es una herramienta útil para realizar análisis de movimiento. A menudo se utiliza durante el desarrollo de productos para evaluar características de comodidad, seguridad y rendimiento. [2] Por ejemplo, la simulación multicuerpo se ha utilizado ampliamente desde la década de 1990 como componente del diseño de suspensiones de automóviles . [3] También se puede utilizar para estudiar cuestiones de biomecánica , con aplicaciones que incluyen medicina deportiva , osteopatía e interacción hombre-máquina. [4] [5] [6]
El corazón de cualquier programa de software de simulación multicuerpo es el solucionador . El solucionador es un conjunto de algoritmos de cálculo que resuelven ecuaciones de movimiento. Los tipos de componentes que se pueden estudiar mediante simulación multicuerpo van desde sistemas de control electrónico hasta ruido, vibración y aspereza. [7] Los modelos complejos, como los motores, se componen de componentes diseñados individualmente, por ejemplo pistones / cigüeñales . [8]
El proceso MBS a menudo se puede dividir en cinco actividades principales. La primera actividad de la cadena de proceso MBS es el "modelo maestro CAD 3D", en el que los desarrolladores, diseñadores e ingenieros de productos utilizan el sistema CAD para generar un modelo CAD y su estructura de ensamblaje relacionada con las especificaciones dadas. Este modelo maestro CAD 3D se convierte durante la actividad "Transferencia de datos" a los formatos de datos de entrada MBS, es decir, STEP . El “Modelado MBS” es la actividad más compleja de la cadena de procesos. Siguiendo reglas y experiencias, el modelo 3D en formato MBS, múltiples límites, cinemática, fuerzas, momentos o grados de libertad se utilizan como entrada para generar el modelo MBS. Los ingenieros deben utilizar el software MBS y sus conocimientos y habilidades en el campo de la ingeniería mecánica y la dinámica de máquinas para construir el modelo MBS, incluidas juntas y enlaces. El modelo MBS generado se utiliza durante la siguiente actividad "Simulación". MBS Software ejecuta las simulaciones, que se especifican mediante incrementos de tiempo y límites, como las condiciones iniciales. También es posible realizar simulaciones de MBS utilizando paquetes gratuitos y de código abierto . La última actividad es el “Análisis y evaluación”. Los ingenieros utilizan directivas dependientes de casos para analizar y evaluar trayectorias, velocidades, aceleraciones, fuerzas o momentos en movimiento. Los resultados se utilizan para habilitar versiones o mejorar el modelo MBS, en caso de que los resultados sean insuficientes. Uno de los beneficios más importantes de la cadena de proceso MBS es la usabilidad de los resultados para optimizar los componentes del modelo maestro CAD 3D. Debido a que la cadena de procesos permite la optimización del diseño de componentes, los bucles resultantes se pueden utilizar para lograr un alto nivel de diseño y optimización del modelo MBS en un proceso iterativo. [9]