Universal Mechanism(简称UM)是俄罗斯新一代多体系统运动学、动力学仿真软件。软件采用模块化的组织结构，相对独立的前后处理器，不仅能分析多自由度的刚体系统，还能分析复杂的刚柔耦合体系统，广泛应用于机械、汽车、机车车辆、航空航天、国防军工和机器人等领域。UM提供多种CAD软件的接口，可直接从CAD软件的内核导入数据，实现无缝连接，没有数据丢失。同时也支持STEP、3DS、ASC等中间格式文件的导入。此外，UM 实验室还开发了一个ADAMS-UM接口，可以很方便地将ADAMS格式的几何模型导入UM程序进行动力学分析。

UM Input （前处理）

UM Simulation （求解和后处理）

UM Subsystem （子系统模块）

UM Automotive （汽车模块）

UM Caterpillar （履带车模块）

UM Loco （铁道车辆模块）

UM Train （列车模块）

UM Train 3D （3D列车模块）

UM Contact 3D （3D接触模块）

UM Ballast （粒子模块）

UM FEM （有限元接口模块）

UM Control （控制接口模块）

UM Experiments （试验模块）

UM Cluster （集群模块）

UM Durability （疲劳模块）

UM Rail/wheel wear （轮轨磨耗）

UM Input （前处理）

(1) 模块化功能窗口，人性化操作界面

(2) 三维动态流程化设计

(3) 真正的参数化建模技术，便于设计、修改和管理

(4) 与CAD软件无缝连接，提高建模效率和精度

(5) 支持有限元模型导入，创建刚柔耦合体模型

(6) 丰富的铰接、力元、摩擦和约束

(7) 实现任何机械和机电系统的建模

(8) 强大的第三方动态链接库接入功能

(9) 特有的符号积分法快速生成和编译运动方程

(10) 支持C++、Pascal等多种编译器

UM Simulation （求解和后处理）

(1) 丰富的求解器 (BDF、ABM、Park、Gear2、RK4)

(2) 高速求解、支持大规模并行计算

(3) 计算结果高可靠性

(4) 自定义控制面板、仿真配置

(5) 实时仿真，支持任意多个动画和绘图窗口同步并行

(6) 强大的后处理功能(曲线对比、编辑、滤波、FFT、DFT等)

(7) 输出高质量的AVI动画和GIF动态图像

(8) 图表与Microsoft Office Excel完全兼容

UM Subsystem （子系统模块）

(1) 专业化的标准子系统

(2) 任意模型均可作为用户子系统

(3) 无限次的子系统复制与嵌套

(4) 利用配置文件快速修改子系统模型参数

(5) 创建多自由度机械系统和刚柔耦合体模型

(6) 预生成独立子系统的运动方程

UM Automotive （汽车模块）

(1) 专业的悬架和传动元件库

(2) 标准的驱动模型和轮胎模型

(3) 复杂线路设计

(4) 多种方式输入路面不平顺激励

(5) 计算固有频率、振型、阻尼比和根轨迹

(6) 汽车操纵稳定性分析

(7) 汽车行驶平顺性分析

(8) 汽车制动动力学分析

(9) 发动机运动仿真

(10) 汽车几何参数优化设计

(11) 汽车系统刚柔耦合分析

(12) 汽车零部件疲劳分析和寿命预测

UM Caterpillar （履带车模块）

(1) 标准的履带车轮子系统

(2) 复杂线路设计

(3) 多种方式输入路面不平顺激励

(4) 履带车行驶动力学分析

(5) 履带车轮接触分析

UM Loco （铁道车辆模块）

(1) 标准的轮对子系统

(2) 多种方式输入轨道不平顺激扰

(3) 基于轨道不平顺的车辆动力学分析

(4) 专业的轮轨型面设计与匹配分析工具

(5) 基于轮轨型面的车辆动力学分析

(6) 可视化的轮轨动态接触分析

(7) 复杂轨道线路设计

(8) 车辆几何参数优化设计

(9) 计算车辆临界速度

(10) 计算车辆系统固有频率、振型、阻尼比和根轨迹

(11) 车辆、车桥系统刚柔耦合分析

(12) 车辆零部件疲劳分析和寿命预测

(13) 包含60多个车辆动力学性能参数的标准变量库

UM Train （列车模块）

(1) 快速创建一维列车模型

(2) 丰富、可扩展的机车、车辆和车钩模型库

(3) 列车牵引纵向动力学分析

(4) 列车制动纵向动力学分析

(5) 列车空转纵向动力学分析

(6) 列车脱轨过程仿真分析

UM Train 3D （3D列车模块）

(1) 三维车钩缓冲装置

(2) 组合一维和三维车辆的列车模型

(3) 全三维列车动力学仿真

(4) 车桥耦合振动分析

UM Contact 3D （3D接触模块）

UM Contact 3D是UM 基本接触功能的拓展，其基本接触只支持点-曲线、点-平面、球-平面、圆-平面、球-球、点-Z曲面、球-Z曲面和圆-Z曲面等接触。Contact 3D基于Cyrus-Beck算法，能实现任意凸多面体间的接触仿真，可定义两物体间的动、静摩擦系数、接触刚度和阻尼系数。对于含复杂曲面的物体，一般简化成形状近似的凸多面体，作为仿真时的接触副本，显著提高仿真速度。接触力一般由法向的粘弹性力元和切向的摩擦力元两个分量组成。适用于系统干涉检查与碰撞分析、复杂传动机构动力学分析以及虚拟样机与机器人仿真。

UM Ballast （粒子模块）

(1) 二维粒子接触分析

(2) 预测容器内粒子装载分布

(3) 预测容器内粒子速度分布

(4) 预测容器内粒子孔隙率

(5) 分析粒子与容器相互作用

(6) 实时绘制任意粒子运动轨迹、速度和加速度等参数曲线

UM FEM （有限元接口模块）

现代工程对机械系统的精度要求越来越高，特别是大范围内的高速运动，单纯地运用刚体动力学或弹性力学都无法准确地描述系统的力学行为。如何预测刚体运动与柔体弹性变形的耦合作用产生的动态响应仍是当今工程界一大难题。UM联合有限元分析软件能较好地解决此类刚柔耦合问题。

UM Control （控制接口模块）

UM提供专门的控制软件接口，容易实现自控系统、机电系统以及流体模型的仿真。

UM Experiments （试验模块）

为了分析机械系统的动力学性能、灵敏度或者寻找最佳设计参数，工程上经常需要进行大批量试验。UM Experiments模块提供Scanning、Optimization和Approximation三种工具用于高级动力学分析。

UM Experiments采用Tomas L . Saaty教授的层次分析法(Analytical Hierarchy Process)，将复杂问题分解为若干层次和若干因素，根据因素效应分配不同的权重，使半定性半定量的决策问题转换为定量计算问题。

Scanning：用户只需输入模型的几何参数、惯量参数、刚度系数和阻尼系数等参数，定义各参数的极值，指定取值步长，即可进行系列仿真试验。可以得到所有试验每个变量的时间历史曲线，用于进一步分析和数据处理。Scanning对设计域中每个数据点都进行计算，提供最全的响应曲面信息，因此可找到整体最优值。

Optimization：基于Hook-Jeevse、Neald-er-ead、Pawell、Quasi-Newton、Genetic Algorithms等经典优化方法，能迅速找到局部最优值，计算量很小。

Approximation：基于响应曲面二次逼近，计算设计域中的一些关键点得到响应曲面，适合处理参数较多的多维优化问题。

UM Cluster （集群模块）

UM Cluster是UM Experiments模块的扩展，基于TCP/IP协议，可以在Windows98/NT/2000/XP环境下实现分布式并行计算，大大提高仿真效率，支持局域网和互联网。

UM Durability （疲劳模块）

UM实验室基于UM FEM和UM Experiments开发了UM Durability模块，用于机械结构疲劳分析、寿命预测。首先，在有限元软件中建立零部件模型，进行模态分析，得到振型位移和应力信息，转换为UM格式文件，再导入UM中，应用Craig-Bampton模态综合法建立刚柔耦合体模型，然后利用UM Experiments优化工具进行大量试验，通过综合应力时间历程和材料的疲劳特性，得到柔体应力和应力幅的分布图，使用经典的S-N和Carriage-building疲劳评估法预测零件寿命和破坏区域。在UM里，柔体的变形是通过一组振型的线性叠加来表示，应力也通过类似的方法得到。

UM Rail/wheel wear （轮轨磨耗）

UM Rail/wheel wear是基于UM Experiments模块的Scanning优化工具的轮轨磨耗专业分析工具：采用Fastsim和Non-elliptic蠕滑力模型，根据Archard、Specht、VNIIZHT、Plasticity四种轮轨磨耗模型，给定磨耗指数、权重，可同时预测车轮和轨道的磨耗量。分析时既可以按去除的材料体积也可以按行驶距离设定迭代，每一次迭代所得到的轮轨型面作为下一次迭代的初始型面。磨耗分析的结果可以用于进一步的疲劳分析。