刚柔耦合多体系统动力学模型的数值解法

刚柔耦合多体机械系统动力学微分方程组具有刚性和高频振荡的特点，Ｇｅａｒ法通常被认为是求解刚性常微分方程组的经典方法，但当微分方程具有高频振荡的特点时，Ｇｅａｒ法失效，因为它不具备Ａ稳定性区域，隐式Ｒｕｎｇ－Ｋｕｔｔａ方法是具有Ａ稳定性区域的量它带来了巨大的计算量，文中用Ｇｉｌｌ法求解该动力学方程组，效果较理想。     

强夯机多体系统刚柔耦合动力学仿真与结构优化

针对强夯机满载率高,起重卸载频繁,工作环境恶劣等特点,以某新型强夯机为研究对象,基于多体系统动力学理论,考虑臂架各部件的柔性,建立了强夯机多体系统刚柔耦合动力学模型,通过动态响应仿真与试验对比,研究了整机在典型工况下的动力学特性,得出了臂架关键部件的运动规律及应力结果。借助于刚柔耦合动力学计算结果,根据优化设计理论和方法建立臂架结构优化的数学模型,通过优化计算后的臂架结构应力减少12.48%,最大位移减少15.47%,臂架总质量减少6.52%,强度得以充分发挥,整机各项性能得以改善。     

刚柔耦合动力学的建模方法

对柔性多体系统动力学研究的若干阶段和研究现状进行回顾,对已有的刚柔耦合动力学建模方法进行总结.为了对已有的建模方法进行评价,提出了5项指标：科学性、通用性、识别性、兼容性和高效性,指出现有的建模方法尚无法满足工程实际应用的需要,应研究满足全部评价指标的刚柔耦合动力学建模方法.文中对今后柔性多体系统刚柔耦合动力学的几个研究方向进行展望,包括理论建模、计算方法和试验研究等方面.     

整车刚柔耦合动力学模型及平顺性优化

为了研究车身的弹性变形对整车行驶平顺性的影响,在ADAMS/Car模块中建立整车刚柔耦合模型,依据相关试验法规,进行了随机路面输入下的平顺性仿真试验,并通过实车道路试验对比验证模型的正确性和合理性.利用验证后的整车刚柔耦合模型和试验设计技术,对悬架的弹簧刚度系数、减震器阻尼系数进行优化.优化后车身质心处垂向振动加权加速度均方根值降低了12.6％,表明悬架系统参数的合理匹配可以明显改善车辆的行驶平顺性.     

高压隔离开关机械故障刚柔耦合动力学分析

高压隔离开关是电力系统中使用规模最大的开关设备,隔离开关机械故障多发,但缺乏有效的诊断方法。为此介绍了动力学仿真原理与数值计算方法,并建立了GW5-126型隔离开关动力学仿真模型。通过对GW5-126型隔离开关合闸过程进行刚柔耦合动力学仿真,得到了GW5正常状态、卡涩、三相不同期状态下的仿真结果,分析总结了操动杆转矩在不同机械状态下的变化规律。对比了隔离开关正常与故障状态下的起始转矩、啮合转矩、啮合时间、转矩峰值、转矩峰值时间等特征量,对隔离开关机械故障诊断具有一定的参考价值。     

求解刚柔耦合系统动力学方程的迭代法

该文提出了一种求解刚柔耦合系统动力学方程的迭代法。该方法借了结构分析中的子结构法的基本思想，并将子结构间的协调条件做了扩充。通过子是的力传递使子结构发生联系，从而降低了耦合程度，得到了收敛的数值解，文中给出的一个简单系统的例了显示了该方法的可行性。     

轨道车辆钩缓装置刚柔耦合多体动力学研究

基于刚柔耦合多体动力学理论,研究新型摩擦式缓冲装置中摩擦机构和弹性元件的动力学特性。首先构建缓冲装置的动力学模型,其次通过现场试验对模型的可靠性进行验证,最后对摩擦机构和弹性元件进行刚柔耦合多体动力学分析。研究结果表明：动态试验所得结果与现场试验所得数据的最大阻抗力、行程和容量的平均相对误差的绝对值均小于15%,说明该动力学模型具有较高的可靠性,可应用于动态仿真试验;摩擦机构中存在着接触力分布不均和应力集中的现象,弹性元件中外圆弹簧内侧应力是外侧的1.5倍左右。因此,在设计生产和运营维护缓冲装置时,要特别注意摩擦机构和弹性元件的磨耗情况,防止出现磨耗过度以及零件表面开裂等问题。     

两种刚柔耦合动力学模型的对比研究

以由中心刚体与弹性梁构成的刚柔耦合系统为对象，对比研究了一次近似和传统零次近似这两种耦合动力学模型在同一问题上表现出来的不同性质，首先从变形理论出发，导出了在结构动力学中被忽略的变形位移的二次耦合项，建立了由中心刚体与弹性梁构成的刚柔耦合系统的一次近似动力学模型，通过计算反例，揭示了对于刚柔耦合多体系统，即使没有大范围旋转运动提供了的强离心场，在某些条件下零次近似模型也不能正确描述柔性体的刚柔耦合动力学性质，而一次近似动力学模型却能得到符合实际情况的结果。     

施工升降机的刚柔耦合动力学特性仿真分析

为保证施工升降机的运行安全,本文对高风险运行工况下施工升降机的刚柔耦合动力学特性进行了分析﹒首先,建立施工升降机刚柔耦合模型;其次,分析施工升降机的高风险运行位置,并定义传动装置中齿轮与齿条之间的接触力模型;最后,运用ANSYS和ADAMS仿真计算了吊笼的运动状态和附墙架的最大应力节点﹒结果表明：在高风险位置的上升和下降中,吊笼的加速度和速度均呈正弦波动且快速衰减,分别在0.25 s和0.4 s后趋于稳定;最大应力位于附墙架与导轨架连接的螺栓孔处,分别为49.54和50.20 MPa,均可满足安全强度校核．     

滑动伸缩机翼刚柔耦合动力学分析

本文针对滑动伸缩机翼的变体重构原理,利用齿轮齿条机构实现机翼横向伸缩功能、利用纵置液压传动机构实现机翼纵向滑动功能,建立了基于Patran/Nastran和ADAMS的用于机翼滑动伸缩变体的横向、纵向二维传动机构刚柔耦合体虚拟样机模型,并对其进行仿真分析,从变体运动的速度、变体过程的振动情况、纵向滑块和滑槽之间摩擦力、横向齿轮齿条之间摩擦力以及横纵向驱动功率方面对机构进行分析。经仿真分析证明所设计的齿轮齿条及液压传动机构可作为滑动伸缩机翼飞机的变形机构方案。     

基于刚柔耦合的挖掘机工作装置关节摩擦副动力学分析

针对液压挖掘机工作装置关节摩擦副摩擦磨损问题,运用假设模态法及拉格朗日运动法建立了挖掘机工作装置刚柔耦合动力学模型,并分别基于刚体以及刚柔耦合模型下对工作装置进行动力学分析,得到3个重要关节的载荷变化曲线,进而基于联合仿真对动臂-底座关节摩擦副端面进行动态应力对比分析。结果表明,基于刚柔耦合的动力学分析更加贴近实际情况。挖掘机的回转过程中关节摩擦副会产生剧烈的交变载荷,摩擦副端面接触压力区域分布于外圈边缘,并随着工作装置的运行沿外圈移动。所得结论为挖掘机的关节摩擦副设计优化提供更加准确的依据。     

基于刚柔耦合的挖掘机工作装置关节摩擦副动力学分析

针对液压挖掘机工作装置关节摩擦副摩擦磨损问题,运用假设模态法及拉格朗日运动法建立了挖掘机工作装置刚柔耦合动力学模型,并分别基于刚体以及刚柔耦合模型下对工作装置进行动力学分析,得到3个重要关节的载荷变化曲线,进而基于联合仿真对动臂-底座关节摩擦副端面进行动态应力对比分析.结果表明,基于刚柔耦合的动力学分析更加贴近实际情况.挖掘机的回转过程中关节摩擦副会产生剧烈的交变载荷,摩擦副端面接触压力区域分布于外圈边缘,并随着工作装置的运行沿外圈移动.所得结论为挖掘机的关节摩擦副设计优化提供更加准确的依据.     

考虑刚柔耦合的振动筛动力学研究

振动系统动力特性研究是研发新型振动筛的关键环节。考虑电机特性和系统构件刚柔耦合性质,是预测振动筛动力特性和结构强度的一种新方法。首先,利用Lagrange-Maxwell方程模拟了交流电机转子转动特性;其次,运用有限元法将振动筛的主要构件柔性化,并对其固有频率和振型作了计算,建立系统的次要部件的刚性结构实现系统的刚柔耦合;最后,运用动态测试仪器测试了样机的加速度响应,与仿真模拟结果作对比研究。结果表明,振动筛在激振力作用下,结构的弹性振动会影响系统的动态特性;刚柔耦合法考虑了材料固有的弹性属性更能准确地预测振动筛的动态特性,该研究方法能应用于其他旋转和精密机械的动力学特性研究。     

一类刚柔耦合系统的动力刚化分析

该文对附着在空间运动体上柔性悬臂梁的动力刚化问题进行了研究，采用微元法建立了中心刚体作任意三维运动时梁作横向二雏振动和纵向一维振动的柔性梁动力学方程，此动力学方程计及了动力刚化效应。采用假设模态法对柔性梁进行离散，离散时计及了横向变形对纵向变形的耦合。通过一个仿真算例分析了动力刚化效应对梁变形运动的深刻影响。     

整车刚柔耦合建模及随机激励下的平顺性分析

基于多体动力学理论、有限元及模态综合法,建立了某轿车的整车刚柔耦合动力学模型,其中包括前悬架、转向系等刚体子系统及后悬架柔体子系统.建立B级随机路面模型,采用该数字化试验道路对整车的平顺性进行仿真计算,得到不同车速下的车身质心处垂向加速度以及驾驶员座椅坐垫上方、座椅靠背以及脚支撑面处的加权加速度均方根值.结果表明,所建...     

弹射发射装置刚柔耦合动力学分析

弹射装置在弹射过程中的弹性变形对导弹的分离参数等有着重要的影响,刚体模型分析不能准确模拟出导弹的分离参数,必须对弹射装置建立刚柔耦合仿真模型进行分析.通过仿真分析弹射装置分离参数、导弹质心对分离参数和关键件受力的影响、弹射装置对飞机接口的冲击、导弹的横向变形等,为产品的研制提供技术支撑.     

3-RPS并联机器人刚柔耦合动力学分析

主要探讨了并联机器人刚柔耦合系统的动力学仿真分析方法,通过有限元软件与多体系统动力学软件相结合,建立了3-RPS并联机器人的多体系统动力学模型.借助刚体和柔体相结合的分析方法,分析了并联机器人的力学特性,获得了机器人在带载运动过程中机械手末端的位移变化和误差曲线,以及机器人各支链连杆的危险部位和应力变化曲线.采用刚柔耦合相结合的分析方法,更加直观、准确地模拟了机器人的实际工作状况,提高了对于在动载作用下零件动态响应分析的准确性,为并联机器人的结构设计与优化提供了重要的理论依据.     

考虑柔性轮对的车辆系统刚柔耦合动力学响应分析

为研究柔性轮对对高速列车动力学性能的影响,采用刚柔耦合动力学仿真方法,基于CRH380高速列车模型建立了柔性轮对结构条件下的车辆—轨道刚柔耦合动力学模型。分析了轮对柔性与全刚体结构条件下的车辆模型的安全性、轮轨动态相互作用及通过性指标。仿真结果表明,在车速300 km/h时,两模型在动力学指标上具有明显差异,主要表现在柔性轮对车辆模型轮轨垂向力幅值及轮重减载率幅值都低于全刚性体车辆模型,车辆振动加速度、脱轨系数及轮轴横向力波形结果差距较小。     

MSC.ADAMS处理刚柔耦合系统高速和大变形问题的局限性

为了研究ADAMS软件对工程中因为刚柔耦合产生的高速及大变形问题的解决能力,通过分析其多体系统动力学理论基础,发现ADAMS软件在柔性体刚柔耦合方面存在的缺陷.以MSC.ADAMS软件为基本仿真软件,通过ANSYS软件与其联合使用,对旋转柔性板和柔性梁的动力学问题进行仿真.将仿真结果与现有文献的计算结果进行比较,说明ADAMS在考虑大变形以及高转速刚柔耦合动力学计算方面的局限性.在计算高速以及大变形问题时,ADAMS结果发散,计算失效,而一次模型的结果是收敛和准确的.