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本文作者簡介

 運用工程模擬破滅中世紀神話 

探究投石機效能的最好方法是測試它。我使用Altair Inspire Motion創建了一個模擬模型，定義了設計約束和性能目標，類比了投石機的工作狀態。然後，我們可以將運動載荷傳遞到結構上，以評估初始設計的可行性，甚至對結構進行優化，創建更強大和更好的最終設計。

使用Altair Inspire的一個優點是它允許用戶快速、輕鬆地構建概念模型，進行多次模擬反覆運算。在試驗中幾乎沒有風險……事實上，我們十分建議使用這種模擬反覆運算的方法，因為這種快速的模擬反覆運算特別有助於企業更快地進入市場並降低風險。在我的例子中，作為一個極客應用工程師和超級用戶，能幫助我通過構建幾個虛擬模型並進行模擬測試從而滿足我的娛樂精神和好奇心，Inspire是最理想的選擇。

所以，回到“權力的遊戲”……我穿越來到這篇文章，討論了一些關於投石機的可行性問題，正如節目“圍攻彌林”中所示。顯然，我不是唯一一個考慮這些事情的人。

 螢幕上的投石機：權力遊戲 

第三和第四項非常明顯，不需要分析來證明或反駁。我想看看配重的品質和結構。我只是想知道建造一個能夠承受所需的配重和動態載荷的木質結構是否可行，而不是試圖精確地重建結構。

建立動力學模型來類比CGI投石機，我進行了一些研究，以改變配重品質，確定該設計的理想重量和有效載荷品質。從那裡，我使用了運動生成的載荷和拓撲優化來瞭解在預測負載下需要什麼樣的結構。

我在做了一些關於梯形鐵砧品質的線上研究後，確定了一個200lbm的有效載荷品質。既然這是一個幻想的投石機，那似乎是對的。經過幾次研究，我選擇了一個配重塊。我用了10000lb的品質，為了再增加50米的距離而增加50%或更多的負荷，我覺得不是很值得。

預計射程在350米左右，這比弓和箭還多，有了這個品質，肯定會有一次猛擊。在下面的圖片中，較暗的方塊是一個鐵平衡物，較大的棕色方塊是一個木平衡物。在“權力的遊戲”中，我們沒有看到那麼重的東西。

我檢查了彈丸的釋放速度，並在Altair Compose中運行了一個快速腳本來生成彈丸運動圖。

使用Inspire Motion的好處在於，負載可以無縫地傳遞到結構的分析和優化中。我直接將負載應用於兩個優化研究。

      在對這個動畫進行運動研究中，配重是通過頂部的一個10比1的減速關聯副提升的。在提升過程中在框架上產生了垂直和橫向載荷。然後，平衡物被釋放，最後，彈丸被投出，造成巨大的破壞。

最大剛度法優化，設計品質減少50%

最小品質法設計

在進行優化後，將最小品質法研究得到的優化形狀結果在Inspire中用PolyNURBS進行幾何重構。

分析最小品質設計，安全係數匹配10000lb配重和200lb彈丸的要求。

結果雲圖（所有時間步驟表現最差情況）顯示的安全係數。

 這種設計可行嗎 

那麼，經過這些分析，我們得出了什麼結論？

如圖所示，該節目中的投石機不可行。它需要更大的配重。然而，通過一些工程改進和更多的木材，這將變得合理和可實施。關於彈丸的點燃，我們可以在另一篇博文中解決這個問題。

 爬行，行走，奔跑 

在創建類比模型時，我建議使用爬行、行走和奔跑的方法循序漸進。首先定義模擬的目標，然後確定模型的詳細需求。為了得到簡單的設計可行性結果，您可以像我在本研究中所做的那樣從一個簡單的橫條圖開始。如果您需要更詳細的結果，可以將額外的增加模型的複雜程度，例如平動電機、接觸和由運動載荷驅動的應力分析。

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