MV-1000： インタラクティブなモデルの構築とシミュレーション

このステップでは、モデルにポイントを作成する方法について学習します。

1. 新しいMotionViewセッションを開始します。
2. 以下の方法のいずれかで、ポイントを追加します：
   • Project Browserから、Model を右クリックし、context menuからAdd > Reference Entity > Pointを選択します。

     
     
     Figure 4.

   • Reference Entityツールバーで、（Points）アイコンを右クリックします。
   Add Point or PointPairダイアログが表示されます。

   Note: ボディ、マーカーといったその他のエンティティも、上記の方法のいずれか（Project Browserまたはツールバー）を用いて作成できます。
3. LabelにPoint Aと入力します。
4. Variableにp_aと入力します。

   
   
   Figure 5.

   ラベルでmodeling window内のエンティティが識別できます。一方、変数名はMotionViewがエンティティを識別するために使用されます。

   Note: 任意のエンティティについてAdd "Entity"ダイアログを使用する際、ラベルと編集名のデフォルトを使用することができます。しかし、最良のモデリングを実現するには、エンティティを容易に識別できるように、意味を成すラベルと変数名を与えることが推奨されます。本演習では既定の命名法に従ってください。
5. OKをクリックします。
   Pointsパネルが表示されます。Point AがProject BrowserのPointsリスト内でハイライト表示されています。

   
   
   Figure 6. Pointsパネル　-　Propertiesタブ

6. point AのX、Y、Z座標値を入力します。

   
   
   Figure 7.

7. 複数のポイントを作成します。
   1. ポイントBからIまでを作成するために、手順2から4までを繰り返し、Applyをクリックします。
      Remember: Add Point or PointPairダイアログでラベルと変数名を入力する際、AをB、C、、、に置き換えます。Applyボタンをクリックすると、Add "Entity"ダイアログを終了せず連続してポイントを追加できます。
   2. Point Iのラベルと変数名を入力し終えたら、OKをクリックしてダイアログを閉じます。
   3. Pointsパネルで、Data Summary...ボタンをクリックします。
      Data Summaryダイアログはポイントの一覧を示し、この一覧にすべての座標値を入力することが可能です。

      
      
      Figure 8.

      Table 1.

      ポイント		場所
      ラベル	変数	X	Y	Z
      Point A	p_a	921	580	1124
      Point B	p_b	918	580	1114
      Point C	p_c	918	580	1104
      Point D	p_d	915	580	1106
      Point E	p_e	878	580	1108
      Point F	p_f	878	580	1118
      Point G	p_g	830	580	1080
      Point H	p_h	790	580	1088
      Point I	p_i	825	580	1109

      すべてのポイントのYの値は同じなので、Point BからPoint Iまでの値を、Point AのYの値にパラメータ化できます。このプロセスについては、次のステップで説明します。
8. Point BからPoint Iまでの値を、Point Aの値にパラメータ化します。
   1. Point BのY座標欄を選択します。
   2. ボタンをクリックし、Expression Builderを起動します。
   3. Point AのYの値を選択します。

      
      
      Figure 9.

   4. 式をコピーし、残りのポイントのY coordinate field（Y座標欄）にペーストします。
   5. 上の一覧にリストされているXおよびZ座標値を入力します。
      Note: 表内の次の欄に移動するには、キーボードのEnterを押します。

      
      
      Figure 10.

   6. Closeをクリックします。
9. Standard Viewsツールバーで（XZ Left Plane View）アイコンをクリックし、左側のビューに変更します。

このステップでは、機構内の剛体リンクInput Link、Coupler、およびFollowerを作成します。

1. Reference Entityツールバーで、（Bodies）アイコンをクリックします。
2. Add Body or BodyPairダイアログで、ラベルをInputLink、変数名をb_inputlinkと指定します。

   
   
   Figure 11.

3. OKをクリックします。
4. 質量および慣性モーメントを入力します。
   1. Propertiesタブをクリックします。
   2. 次の値を入力します：
      • Mass=1
      • Ixx、Iyy、Izz= 1000、Ixy、Ixz、Iyz=0

      
      
      Figure 12.

   3. ボディの重心位置を指定するには、CM Coordinatesタブをクリックします。
5. Use center of mass coordinate systemチェックボックスを選択します。
6. Originの下の（Pointコレクター）をクリックします。
   コレクターが水色の枠で囲まれ、現在選択についてコレクターがアクティブであることを示します。
7. Point Gを選択します。
   1. を再度クリックし、Select a Pointダイアログを起動します。
   2. Model TreeからPoint Gを選択します。

      
      
      Figure 13.

   3. OKをクリックします。

      
      
      Figure 14.

   4. デフォルトの方向指定（Orient two axes）を保持し、のデフォルト値を受諾します。
   Note: このポイントの選択方法は、ボディ、ジョイントといった他のエンティティにも適用できます。Ground BodyまたはGlobal Originを選択するには、画面上で全体座標系を表すトライアドをクリックします。

   Tip: modeling windowからPoint Gを選択することも可能です。マウスの左ボタンを押したまま、Point Gをハイライト表示させ、、マウスボタンを放してそれを選択します。

   
   
   Figure 15.

8. 1から7までを繰り返し、残りのリンクをTable 2にリストした変数名で作成します。

   Table 2.

   ラベル	変数名
   Follower	b_follower
   Coupler	b_coupler

9. 各リンクについて、その質量と慣性モーメントを次のとおり指定します：
   1. Mass= 1
   2. Ixx、Iyy、Izz= 1000
   3. Ixy、Ixz、Iyz=0
10. ポイントBをFollowerの重心位置、ポイントDをCouplerの重心位置として指定します。
11. CMマーカーについては、デフォルトの向き（全体座標系）を保持します。

このステップでは、モデルに必要なジョイントを作成する方法について学習します。

1. 以下の方法のいずれかで、ジョイントを追加します：
   • Project BrowserでModelを右クリックします。context menuでAdd > Constraint > Jointを選択します。
   • （Joints）アイコンをクリックします。
   Add Joint or JointPairダイアログが表示されます。

   
   
   Figure 16.

2. 新しいジョイントのラベルをFollower-Ground、変数名をj_follower_groundと指定します。
3. Typeの下のドロップダウンメニューからRevolute Jointを選択します。
4. OKをクリックします。
   Jointsパネルが表示されます。追加された新しいジョイントは、Project BrowserのModel Treeでハイライト表示されます。
5. Connectivityタブの下で、（1つ目のBodyコレクター）をダブルクリックします。
   Select a Bodyダイアログが現われます。
6. Model Treeの左側の列からBodiesを、右側の列からFollowerを選択します。

   
   
   Figure 17.

7. OKをクリックします。
   JointsパネルでFollower Bodyが選択され、水色の境界はに移動しています。
8. modeling window内をクリックします。マウスの左ボタンを押したまま、カーソルを全体座標系のXYZトライアドに移動します。
9. modeling windowにGround Bodyが表示されたら、マウスの左ボタンを放します。

   
   
   Figure 18.

10. Originの下のコレクターをダブルクリックします。
    Select a Pointダイアログが現われます。
11. ジョイントの原点としてPoint Aを選択します。
12. OKをクリックします。
13. 回転軸を指定するには、Alignment Axisの下で、Pointの横にある下向きの矢印をクリックし、Vectorを選択します。
14. 回転ジョイントの回転軸として、Global Yを選択します。

    
    
    Figure 19.

15. 手順1から14までを繰り返し、残りのポイントC、E、Fの位置に３3つの回転ジョイントを作成します。Table 3に示すスペックを使用します。

    Table 3. 回転ジョイントの情報

    回転ジョイントラベル	変数名	Body 1	Body 2	Point	Vector
    Follower-Ground	j_follower_ground	Follower	Ground	A	Global Y
    Follower-Coupler	j_follower_coupler	Follower	Coupler	C	Global Y
    Coupler-Input	j_coupler_input	Coupler	Input Link	E	Global Y
    Input-Ground	j_input_ground	Input Link	Ground	F	Global Y

このステップでは、機構モデルへモーションを追加する方法について学習します。

1. 以下のいずれかの方法で、Add Motion or MotionPairダイアログを開きます：
   • Project Browserから、Modelを右クリックし、context menuからAdd > Constraint > Motionを選択します。
   • Constraintツールバーで、（Motion）アイコンを右クリックします。
2. ラベルをMotion_Expression、変数名をmot_exprと指定します。
3. OKをクリックします。
   Motionsパネルが表示されます。新しいモーションがProject Browser内のモデルツリーでハイライト表示されています。
4. Connectivityタブで、（Jointコレクター）をダブルクリックします。
   Select a Jointダイアログが現われます。
5. Model Tree内で、先のステップで作成したPoint Fの位置の回転ジョイント（Input-Ground）を選択します。

   
   
   Figure 20.

6. OKをクリックします。
   Motionsパネルが表示されます。

   
   
   Figure 21.

7. PropertiesタブのDefine byの下で、グレイ色の矢印をクリックし、Expressionを選択します。
8. Expression欄内をクリックします。
   Expression Builderがアクティブになります。

   
   
   Figure 22.

9. ボタンをクリックしてExpression Builderを開き、シングルバッククォーテーションで囲んで式を`60d*sin(2*0.1*PI*TIME)`のように入力します。

   
   
   Figure 23.

   この式は、振幅60度、周波数0.1 HzのSIN関数です。この式によって、トランクの蓋は60度の角度まで開き、トータル5秒で元に戻ります。
10. OKをクリックします。
    Note: この式の作成方法は、フォース、スプリングダンパ、ブッシュなど他のエンティティの非線形プロパティを指定する際に使用できます。

このステップでは、デフォルトのエンティティを使って、2つのボディ間に変位出力を追加します。また、Expressionsに基づき全体フレームに対する入力リンク上の特定ポイントGの変位を記録するため、別の出力を追加します。

1. 以下のいずれかの方法で、Add Outputダイアログを開きます：
   • Project Browserから、Modelを右クリックし、context menuからAdd > General MDL Entity > Outputを選択します。
   • General MDLツールバーで、（Outputs）アイコンをクリックします。
2. 新しい出力のラベルをInput Link Displacement、変数名をo_dispと指定します。

   
   
   Figure 24.

3. OKをクリックします。
4. 2つのボディ上の２つのポイント間の変位出力を作成します。
   1. Body 1とBody 2にそれぞれInput LinkとGround Bodyを選択します。
   2. Pt on Body 1とPt on Body 2にそれぞれpoint IとGlobal Originポイントを選択します。
   3. 両方の（Both）ポイント間の相対変位出力を作成します。

      
      
      Figure 25.

5. ラベルがInput Link CM Displacement、変数名がo_cm_dispである出力をもう1つ追加します。
6. 全体座標系の原点とInput LinkのCMマーカー間のX変位を計算します。
   1. ドロップダウンメニューからExpressionsを選択します。
   2. F2欄内をクリックします。
      これで、ボタンがアクティブとなります。
   3. Expression Builderダイアログを開くために、ボタンをクリックします。
   4. バッククォーテーションから値0を消去します。
   5. MotionタブからDXを選択します。
   6. カーソルをDXの後ろの { } 括弧内に置きます。
   7. Propertiesタブで、Bodies/Input Link/Marker CMのツリーを展開します。
   8. idstringを選択します。

      
      
      Figure 26.

   9. Addをクリックして式をアクティブにします。
   10. 次の式を区切るために、カンマを追加します。
   11. 波括弧のペア"{}"を追加します。
   12. 追加した括弧の内側にカーソルを置きます。
   13. Propertiesタブで、ツリー内のMarkers/Global Frameを展開します。
   14. idstringを選択します。
   15. Addをクリックして式をアクティブにします。
7. OKをクリックします。
8. エラーをチェックするために、ToolsメニューからCheck Modelを選択します。
   モデルトポロジーにエラーがある場合はMessage Logに表示されます。

   
   
   Figure 27.

   Attention: 表記されているID番号は、表示されている画像と異なる場合があります。

   Note: DX関数は、Input LinkのCM（重心）マーカーとGlobal FrameのX方向のGlobal Frameを表すマーカーとの間の距離を測ります。この関数のシンタックスや使用法などの詳細については、MotionView Reference Guideをご参照ください。

   式内のシングルバッククォーテーションは、MDL math parserが式を評価するようにするために使用されます。idstringやvalueなどのエンティティのプロパティは、波括弧{}内に置かれている場合に評価され、そうでない場合は普通の文字列とみなされます。MotionViewに取り入れられる様々な評価のフォームや式の詳細については、本チュートリアル末尾のAppendixに含まれるMotionViewでの式の評価の項をご参照ください。

このステップでは、グラフィックスを追加して機構を可視化します。

この時点では、トランクの蓋のモデルには何のグラフィックスも含まれておらず、これより前のステップで作成されたエンティティは、暗黙的グラフィックス（ソルバーデックや結果ファイルでは使用不可）としてしか表現されていません。

Figure 28. 暗黙的グラフィックスのみでのトランクの蓋

MotionViewのグラフィックスは大きく3つのタイプ、すなわち暗黙的、明示的、および外部グラフィックスに分けられます。

暗黙的（デフォルト）グラフィックス

ポイント、ボディ、ジョイントなどのエンティティを作成する際にMotionViewインターフェースに現れる小さいアイコンは、暗黙的（デフォルト）グラフィックスと呼ばれます。これらは、モデル構築プロセス中のガイド用にのみ提供され、シミュレーションをアニメーション化する際には表示されません。

明示的グラフィックス（Explicit Graphics）

明示的グラフィックスはテッセレーションのかたちで表され、ソルバーデックに書き出されて、その後、結果内で利用可能となります。明示的グラフィックスには２つのタイプがあります。

プリミティブグラフィックス

プリミティブグラフィックスは、モデルをより良く可視化する助けとなり、アニメーション表示内でも見ることができます。MotionViewのプリミティブグラフィックスには、シリンダー、ボックス、球などがあります。

外部グラフィックス

各種CADフォーマットやHyperMeshファイルをMotionViewにインポートすることが可能です。MotionViewの‘Import CAD or FE using HyperMesh..’ユーティリティは、CADモデルやHyperMeshモデルを、MotionViewにインポート可能なh3dグラフィックフォーマットに変換するために使用できます。また、.g、ADAMS View .shlおよびwavefront.objファイルは直接MotionViewにインポートできます。

MotionViewでは、一般的に使用される一部のモデルエンティティについて、implicitグラフィックスをONとOFFの間で切り替えることが可能です。

1. デフォルトグラフィックスの表示をオンに切り替えるには：
   1. ModelメインメニューからImplicit Graphics..を選択します。
   2. Visibleチェックボックスをオンにします。

      Figure 29.

      Note: 個々のエンティティの暗黙的グラフィックスは、各エンティティのVisibleチェックボックスを使ってオンオフの切り替えが行えます。
   3. Closeをクリックします。
      Note: デフォルトグラフィックスの状態（ONまたはOFF）は、モデル（.mdl）またはセッション（.mvw）ファイルには保存されません。MotionViewは、下記の場合にデフォルトの設定を使用します：

      • 別のモデルウィンドウ内で新しいモデルを作成する
      • 新しいセッションを開始する
      • 既存の.mdl/.mvwファイルを新しいMotionViewセッションに読み込む

      4つのリンクからなる機構モデルを可視化するには、モデルに明示的グラフィックスを追加する必要があります。本ステップでは、Follower、Coupler、Input Linksについて、シリンダーグラフィックスを追加します。

2. 自身のモデルに明示的グラフィックスを追加するには、以下のいずれかの方法でAdd Cylinder or CylinderPairを開きます：
   • Project Browserから、Modelを右クリックし、context menuからAdd > Reference Entity > Graphicを選択します。
   • Reference Entityツールバーで、（Graphics）アイコンを右クリックします。
3. Add Cylinder or CylinderPairダイアログで、ラベルとしてFollower Cylinder、変数名としてgcyl_followerと入力します。

   
   
   Figure 30.

   Note: ダイアログの名称は、グラフィックタイプによって変化します。例えば、Boxグラフィックスタイプが選択されると、ダイアログ名はAdd Box or BoxPairに変わります。
4. TypeドロップダウンメニューからCylinderを選択します。
5. OKをクリックします。
6. Connectivityタブで、Parentの下にある（Bodyボタン）をダブルクリックします。
7. Select a BodyリストからFollowerを選択し、OKをクリックします。
   これで、グラフィックスが親ボディに割り当てられます。
8. シリンダーの原点を選択するために、Originの下のをクリックします。
9. modeling window内のPoint Aをピックします。
10. Directionの下のをクリックします。
11. にPoint Cを選択します。

    
    
    Figure 31.

12. Propertiesタブで、Radius 1:欄に2と入力します。

    
    
    Figure 32.

    Note: シリンダーグラフィックスは、円錐グラフィックスを作成するためにも使用できます。デフォルトでは、Radius 2がRadius 1と同じ値をとるよう、Radius 2欄はRadius 1に対してパラメータ化されています。円錐グラフィックスを作成するには、異なる半径を指定してください。
13. モデル内の残りのボディについて、手順2から12までに従って、他のリンクに適切な明示的グラフィックスを作成します。Table 4に示すスペックを使用します。

    Table 4.

    ラベル	変数名	グラフィックタイプ	Body	Origin	Direction	Radius
    Follow Cylinder	gcyl_follower	Cylinder	Follower	Point A	Point C	2
    Coupler Cylinder	gcyl_coupler	Cylinder	Coupler	Point C	Point E	2
    Input Link Cylinder 1	gcyl_inputlink_1	Cylinder	Input Link	Point F	Point E	2
    Input Link Cylinder 2	gcyl_inputlink_2	Cylinder	Input Link	Point E	Point G	2
    Input Link Cylinder 3	gcyl_inputlink_3	Cylinder	Input Link	Point G	Point H	2
    Input Link Cylinder 4	gcyl_inputlink_4	Cylinder	Input Link	Point H	Point J	2

    3つのリンクのすべてにシリンダーグラフィックスが追加されると、モデルはFigure 33のようになります：

    
    
    Figure 33.

ここでは、この変換ユーティリティを使ってトランクの蓋のHyperMeshファイルをH3Dフォーマットに変換します。

1. ToolsメニューでImport CAD or FE using HyperMeshを選択します。
2. Import CAD or FE using HyperMeshダイアログで、Import CAD or Finite Element Model Onlyラジオボタンをアクティブにします。
3. Input FileオプションドロップダウンメニューからHyperMeshを選択します。
4. Input Fileの横のボタンをクリックし、作業ディレクトリ<working directory>にあるtrunklid.hmを入力ファイルとして選択します。
   Output Graphic File欄には自動的に、作業ディレクトリ<working directory>からのtrunklid_graphic.h3dファイルが記入されます。
5. OKをクリックし、インポートプロセスを開始します。

   
   
   Figure 34.

   Import CAD or FE using HyperMeshユーティリティは、バックグラウンドでHyperMeshを実行し、HyperMeshファイルをH3Dフォーマットに変換します。インポートが完了すると、メッセージログが、"Translating/Importing the file suceeded!"というメッセージと共に現れます。

   Note: H3DファイルフォーマットはHyperWorksではニュートラルなフォーマットです。H3Dは、グラフィックスや結果ファイルなど、幅広く使用されます。グラフィック情報は一般的にメッシュ化（モザイク化）されたかたちで保管されます。
6. Clearでメッセージログをクリアします。
7. 1から6までの手順を繰り返し、trunk.hmファイルをtrunk.h3dに変換します。

本ステップでは、トランク蓋のH3DオブジェクトをInput Linkに、トランクのH3DオブジェクトGround Bpdyに結合します。

1. Reference Entityツールバーで、（Graphics）アイコンをクリックします。
2. modeling windowからg_trunklid_graphicを選択します。
3. Connectivityタブで、（Bodyコレクター）をダブルクリックします。
4. Select a Bodyダイアログで、Input Linkをクリックします。

   
   
   Figure 35.

5. OKをクリックします。
   これで、Graphicsパネルが表示されます。

   
   
   Figure 36.

   Note: トランクの蓋のグラフィックカラーがInput Linkのボディカラーに変わった点にご注目ください。
6. Project Browserから新たに作成されたg_trunk_graphicを選択し、をGround Bodyにセットします。
7. StandardツールバーからSave Modelアイコンをクリックします。
   モデルが新規である場合、モデルの名称を入力するようプロンプトが出されます。そうでない場合、モデルは既存の名称で作業ディレクトリに保存されます。

   Note: 既存のモデルはFileメニューのSave As > Model オプションを使って別のファイルに保存することも可能です。
8. Save As Modelダイアログで作業ディレクトリをブラウズし、ファイル名：にtrunklid_mechanism.mdlと指定します。

   
   
   Figure 37.

9. 保存をクリックします。

   
   
   Figure 38. トランクの蓋の機構

このステップでは、MotionSolveを使って、シミュレーション時間5秒、ステップサイズ0.01秒で、トランク機構の運動学解析を実行します。

1. General Actionsツールバーで、（Run）アイコンをクリックします。
2. Model Checkツールバーで、（Check model）ボタンをクリックし、モデルのエラーをチェックします。
3. RunパネルのMainタブで、Simulation typeにTransientを指定します。
4. XMLファイルの名称をtrunklid_mechanism_run.xmlと指定します。
   MotionViewは、MotionSolveによって生成されたその他の結果ファイルに、このXMLファイルの基底名（拡張子より前の名前）を使用します。異なる結果ファイルタイプの詳細については、MotionViewユーザーズガイドをご参照ください。
5. Export MDL snapshot のチェックボックスを選択します（まだ選択されていない場合）。
   これで、ランが実行されるステージにおけるモデルが保存されます。
6. シミュレーションのEnd timeを5、Print intervalを0.01と指定します。

   
   
   Figure 39.

   Note: 時間単位は、選択した時間単位に基づいています（デフォルトは秒）。

   Solver UnitsとGravity Data Setsには、Project Browserからアクセスできます。

   
   
   Figure 40.

7. MotionSolveでモデルを解析するには、Runボタンをクリックします。
   Note: 詳細の情報について、Message Logをチェックします。

   Runをクリックすると、MotionSolveが起動し、モデルを解析します。Solver Viewウィンドウが現れ、解析の進捗状況がソルバーからのメッセージ（Runログ）と共に表示されます。このログは、ソルバーファイルのベース名に拡張子.logのついたファイルにも書き出されます。
8. ソリューションの情報についてウィンドウをチェックし、警告やエラーがないことを確認します。

このステップでは、アニメーションとプロットを同じページ上で確認します。

実行が成功裏に終了すると、AnimateボタンとPlotボタンがアクティブになります。

Figure 41.

1. Animateボタンをクリックします。
   別のウィンドウでHyperViewが開き、そこにアニメーションが読み込まれます。
2. ツールバー上のアイコンをクリックし、アニメーションを開始します。
   Note: ボタンを再度クリックすると、アニメーションを停止することができます。
3. MotionViewウィンドウに戻ります。
4. Plotボタンをクリックします。
   HyperGraphが開き、新しいウィンドウに結果ファイルが読み込まれます。
5. X axisデータのTypeはTimeのままとします。
6. Y-axisデータについては、Table 5のようにします：

   Table 5.

   Y Type	Marker Displacement
   Y Request	REQ/70000000 InputLink from Ground Body (Input Link Displacement)
   Y Component	DM (Magnitude)

7. Applyをクリックします。
   全体座標系の原点に対するPoint Iの変位の絶対値がプロットされます。

   
   
   Figure 42. モデル、プロット、およびアニメーションが含まれたセッション

このステップでは、作業をセッションファイルとして保存する方法について学習します。

1. Fileメニューから、Save As > Session Fileを選択します。
2. セッションのファイル名をtrunklid_mechanismと指定します。
3. 保存をクリックします。
   作業はtrunklid_mechanism.mvwセッションファイルとして保存されました。