微小型水下机器人操纵性能与运动仿真研究

以某微小型水下机器人为对象,对其进行受力分析,并考虑海流环境的影响,以空间六自由度运动方程为基础建立其运动仿真模型.通过带附体的模型试验,得到水下机器人阻力曲线和各主要水动力系数,应用面元法预报了其控制面的水动力特性,在此基础上建立了水下机器人的运动仿真系统,对其在水平面和垂直面内的操纵性能进行了预报,仿真试验结果表明此水下机器人具有良好的操纵性能,运动仿真系统可以作为控制器设计与调试的试验平台.     

轿车侧面壁障碰撞与侧面柱碰撞的仿真试验研究

汽车侧面碰撞是造成乘员重伤和死亡的主要交通事故形态之一,包括车对车和车对障碍物两种碰撞形式.同时开展侧面壁障碰撞(车对车)和侧面在碰撞(车对障碍物)的研究对于提高车辆侧面碰撞安全性具有重要意义.首先通过Benchmarking技术建立了与实车尺寸一致的某轿车整车有限元模型,通过计算机模拟仿真的方法,并结合实车正面碰撞的结果验证了模型的有效性.然后,分别根据ECE R95和Euro-NCAP法规的要求进行了侧面壁障碰撞和侧面柱碰撞的仿真试验.通过对比分析两种侧碰仿真试验下车体的变形情况及假人各部位的伤害指标,发现侧面柱碰撞会引起较大的车身变形,对假人头部,胸部等会造成更大的伤害.因此,为了进一步改进车辆的侧面碰撞安全性和降低乘员损伤风险,建议在汽车侧面碰撞安全认证试验时,同时进行两种形式的侧碰考核.     

大口径高射机枪自动发射过程仿真试验研究

为了深入了解一种大口径高射机枪自动机的运动学和动力学特性,基于多体动力学建立了高射机枪自动机数值仿真模型.读模型考虑了接触,碰撞和载荷随机性,其正确性被试验所验证.对该高射机枪实际发射过程进行了仿真试验研究,获得了一整套运动和载荷数据,详细分析了自动机系统的运动学和动力学特性,研究并揭示了含碰撞的开闭锁和供弹过程的工作机理.本项研究对高射机枪自动发射过程的动力学行为提出了新认识.     

客车联合制动系统的制动稳定性仿真研究

建立描述汽车联合制动系统的制动稳定性的7个自由度的车辆模型,在Matlab/Simulink软件环境下进行汽车制动稳定性仿真分析,车辆模型很好地体现了车辆制动时的运动特性.仿真结果表明,该客车的辅助制动系统与整车性能匹配合理,联合制动对原车的制动稳定性没有太大的影响.     

降落伞回收系统平面运动稳定性仿真分析

建立了物伞回收系统固连和铰接时的平面刚体运动简化模型,针对某型号物伞回收系统进行了动力学仿真.分析了物伞初始角度一致和呈剪刀状时的物伞系统运动形态及其稳定性,分析了气动阻尼力矩对物伞系统钟摆运动稳定性的影响,其结论可为降落伞回收系统的运动形态和稳定性分析提供重要参考.     

汽车-自行车事故碰撞过程仿真

为了更好的研究汽车与自行车碰撞的交通事故中的行人安全,基于多体系统动力学理论,使用动力学软件ADAMS建立了汽车—自行车碰撞模型。其中的人体模型已经应用PMHS轨迹运动数据进行了验证,并与一次假人碰撞试验进行了对比,结果吻合较好。应用建立的碰撞模型,模拟了不同汽车速度和不同自行车速度下的撞击过程,得到了一些有用的规律。从而为汽车被动安全的深入研究建立了一种快速、实用的工具。     

虚拟环境下运动线缆碰撞检测算法研究与实现

在运动线缆模拟中,碰撞检测及响应处理非常复杂,使得仿真的实时性和真实感难以满足要求.首先建立线缆的质点-弹簧-阻尼模型,然后提出分层精确碰撞检测算法来实现线缆与环境对象的碰撞和线缆自身不同部位的碰撞.第一层利用包围球层次结构快速剔除不会发生碰撞的虚拟对象,并大致确定需要进一步检测的范围;第二层采用精确碰撞检测算法检测线缆与环境对象以及线缆自身不同部位的碰撞.对于线缆自碰撞的精确检测,提出了一种基于轴线段最短距离的检测方法,从而无需直接检测基本几何单元的碰撞,进一步提高了效率.根据线缆的物理特性,进行了碰撞响应处理.在Visual C++与OpenGL平台上对所提算法进行了验证,结果表明,该算法具有较好的实时性与精确性,基本满足运动线缆模拟的需求.     

自行车碰撞事故的动力学响应仿真

基于多刚体动力学计算方法,通过对一起真实汽车碰撞自行车事故的仿真再现验证了模型的正确性,研究了碰撞后自行车骑车人的动态响应和身体损伤。然后分析比较了汽车对自行车不同碰撞速度下,骑车人的动态响应和损伤差别,模拟结果表明碰撞车速高低会影响骑车人身体部位与汽车的碰撞点位置及人体受到伤害的严重程度,以此可为鉴定类似碰撞事故起辅助参考作用。     

基于碰撞接触的弹管多体动力学建模与仿真

基于接触碰撞理论,建立了火箭武器发射过程中弹管接触碰撞的多体动力学模型,该碰撞模型充分考虑了影响碰撞刚度和阻尼的因素,尤其是碰撞速度较高时速度对碰撞刚度的影响不能忽略。通过仿真计算,获得了通过一般试验方法较难测试到的碰撞接触力及火箭弹在管内的复杂运动情况。仿真结果为火箭武器的设计和分析提供了一定的参考价值。     

火箭弹在定向管内碰撞运动的仿真研究

建立了火箭弹在定向管内运动的碰撞模型,并分析了火箭弹在管内运动的受载情况,在此基础上,对火箭弹在管内的碰撞运动过程进行建模和仿真计算,得出其运动规律。质量偏心、推力偏心和弹管间隙是影响火箭弹在管内碰撞作用和初始扰动参数值的主要因素,在考虑上述因素存在情况下,对火箭弹的碰撞运动进行仿真计算,得出一些有益结论。仿真研究为某火箭炮发射动力学分析和射击精度提高打下基础,为火箭弹和定向管的结构优化设计与制作提供参考和借鉴。     

偏置追尾事故车辆运动学参数仿真研究

为了深度研究追尾事故车辆的运动行为,在PC-Crash仿真环境下建立车辆追尾事故模型,考虑相对碰撞速度、偏置度和追尾车辆碰撞前减速度、车轮转角等变量,获得车辆的加速度、横摆角和横摆角速度等运动学参数。研究结果表明：偏置度为20%时,追尾车辆和被追尾车辆的横摆角最大,易诱发侧翻或碰撞固定物等二次事故;两车相对碰撞速度越大,追尾车辆和被追尾车辆的最大加速度越大而碰撞持续时间越短。研究结果可为驾驶人的行为决策、事故再现以及车辆的安全设计提供理论依据和数据支撑。     

Crashworthiness simulation and improvement design of auto-body based on finite element mehtod

One developing commercial vehicle was simulated on crashworthiness using the nonlinear finite element method. The deformation of the auto-body, the movement of the steering wheel and the dynamic responses of the occupant at the initial velocity of 50 km/h were studied. The results show that the design of the vehicle could be improved on structure and material. The frontal longitudinal beam, the main energy-absorbing part of the auto-body, was optimized on structure. The data of the simulation predict that the hinge of the engine hood would fracture during the crash. The failure of the engine hood hinge would be a danger to both the driver and passengers. Then the problem was solved by changing the engine hood and hinge on structure and material. Simulation results also show that applying new material and new manufacture techniques could improve the crashworthiness of the vehicle greatly. These improvement methods are valuable to the virtual design of vehicles.     

基于FCM的UAV事故成因预测方法

无人机安全问题已经成为航空领域一个亟待解决的难题,坠机事故不但会造成装备和财产损失,而且也会给高技术安全带来巨大风险.在分析相关坠机事故统计的基础上,提出了一种影响无人机安全的事故因素划分原则和方法,建立了无人机事故成因预测的FCM模型.利用FCM的知识表示和推理可以预测出系统达到稳定状态时各因素的状态值,通过关联度计算对事故的影响因素进行排序,得到诱发无人机事故的主要因素.实例验证和分析证明该方法对于无人机事故成因的预测是可行的.     

基于仿真计算的汽车发动机罩改进设计研究

利用有限元方法对某车型在50km／h的速度下正面碰撞刚性墙的过程进行计算机仿真，结果发现发动机罩铰链发生断裂失效，试验结果与仿真结果一致，发动机罩铰链断裂将严重影响到驾驶员及乘员的安全，另一方面也降低了发动机罩变形吸能的能力。根据仿真计算结果，对发动机罩及铰链进行结构和材料两方面的改进设计，从而保证铰链在整车碰撞过程中不再发生断裂，同时也改善了发动机罩的变形吸能模式，进而有效地增强了车身的安全性能。     

四自由度汽车磁流变半主动悬架最优控制研究

应用汽车行驶动力学理论,以1/2汽车悬架模型为研究对象,建立四自由度汽车磁流变半主动悬架动力学方程和空间状态方程,设计了半主动悬架线性二次型最优控制器及控制算法,提出了汽车振动速度分段式磁流变半主动悬架最优控制策略。在SIMULINK软件中建立悬架仿真模型,仿真分析磁流变半主动悬架最优控制效果,仿真结果表明,汽车磁流变半主动悬架应用最优控制算法和分段控制策略可以降低车身垂向振动加速度和车身俯仰角加速度,提高了悬架平顺性。     

基于Matlab的四轮转向车辆操纵稳定性仿真研究

建立了四轮转向车辆操纵动力学模型，详细地描述了在Matlab环境下四轮转向车辆操纵稳定性的动态仿真过程，研究了转向的稳态和瞬态响应特性及其控制参数的影响，并与传统前轮转向车辆进行了比较分析．最后以零侧偏角为目标对控制参数进行了优化．研究结果可为评价四轮转向车辆的系统设计和控制律提供理论依据。     

基于多体动力学理论的履带车辆悬挂特性仿真研究

采用实体建模的多体系统动力学方法，以某型履带车辆为例，建立了整车实体模型，分析了悬挂系统的非线性特性，并建立了悬挂系统模型。通过该型车辆的变悬挂参数仿真，分析了履带车辆整车模型的动力学特性。数值仿真和现场试验结果的对比表明，采用多体动力学方法研究车辆悬挂特性具有很高的可信度。通过对车辆乘坐舒适性的研究，得出了悬挂参数应随工况而改变（即采用阻尼可调式半主动悬挂）可改善车辆乘坐舒适性的结论。该模型能真实反映车辆行驶时的动力学特性，其建模方法还可以应用于类似车辆的动力学特性研究。     

单滑块变质心非对称再入飞行器建模及控制

针对单个滑块控制的非对称再入飞行器,采用“隔离法”的建模思路,将滑块和外部壳体分别作为研究对象,建立了非对称再入飞行器七自由度非线性动力学模型。在此基础上,对单滑块控制的非对称再入飞行器的动力学特性进行了详细的分析,提出了滚转控制方案。在对非线性模型进行合理简化的基础上推导了传递函数,并采用标准系数法对控制系统参数进行了设计。最后,通过数学仿真结果验证了动力学模型的准确性和控制方案的可行性。     

磁浮轨道巡检车侧向动力学研究

为研究一种新型磁浮轨道巡检车的侧向动力学性能和评价其导向系统的安全性,建立了11自由度的车辆动力学模型,模型着重考虑了巡检车的侧向位移、侧倾和横摆运动。在MATLAB环境下建立和求解了模型的微分方程,仿真分析了以稳定速度通过曲线轨道时车辆的动力学响应。结果表明,车辆在未设轨道超高的情况下通过曲线轨道时,内侧的导向弹簧受力变化较大,外侧受力变化较小;车辆在通过曲线轨道时会有较明显的横摆运动;车速的变化对导向力和横摆运动有较大的影响。     

车辆电气系统动态性能仿真

车辆电气系统是由硅整流发电机和蓄电池并联组成，是一个非线性、不对称系统，因而它的动态性能与通常的电力系统有很大不同，本文试图给出车辆电气系统的动态性能仿真法。文中分析了硅整流发电机的工作特点，采用状态变量和坐标变换表达硅整流发电机的工作模式及其转换规律；将蓄电池看作是电路元件，提出了简化的等效电路，从而列出了车辆电气系统的数学模型，举例进行了车辆电气系统动态性能仿真，并以实验进行了验证，表明所提出的仿真法是可行的。