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 las articulaciones) o elementos de fuerza (como los amortiguadores de resorte). Las restricciones unilaterales y la fricción de Coulomb también se pueden utilizar para modelar los contactos de fricción entre los 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 las características de comodidad, seguridad y rendimiento. [2] Por ejemplo, la simulación multicuerpo se ha utilizado ampliamente desde la década de 1990 como un componente del diseño de suspensiones automotrices . [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 núcleo de cualquier programa de simulación multicuerpo es el solucionador . El solucionador es un conjunto de algoritmos computacionales que resuelven ecuaciones de movimiento. Los tipos de componentes que se pueden estudiar a través de la simulación multicuerpo van desde sistemas de control electrónico hasta ruido, vibración y aspereza. [7] Los modelos complejos como los motores están compuestos de componentes diseñados individualmente, por ejemplo, pistones / cigüeñales . [8]
El proceso MBS a menudo se puede dividir en 5 actividades principales. La primera actividad de la cadena de procesos MBS es el “modelo maestro CAD 3D”, en el que los desarrolladores de productos, diseñadores e ingenieros 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 en la cadena de procesos. Siguiendo las 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 tienen que utilizar el software MBS y sus conocimientos y habilidades en el campo de la mecánica de ingeniería y la dinámica de máquinas para construir el modelo MBS, incluidas las juntas y los enlaces. El modelo MBS generado se utiliza durante la siguiente actividad “Simulación”. Las simulaciones, que se especifican mediante incrementos de tiempo y límites como condiciones de inicio, se ejecutan mediante el software MBS. También es posible realizar simulaciones MBS utilizando paquetes gratuitos y de código abierto . La última actividad es el “Análisis y evaluación”. Los ingenieros utilizan directivas dependientes del caso para analizar y evaluar trayectorias de movimiento, velocidades, aceleraciones, fuerzas o momentos. Los resultados se utilizan para habilitar liberaciones o para mejorar el modelo MBS, en caso de que los resultados sean insuficientes. Uno de los beneficios más importantes de la cadena de procesos 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]