基于虚拟样机技术的曲轴多体动力学仿真

基于虚拟样机技术和柔性多体动力学理论,综合运用三维建模,有限元分析以及多体动力学仿真等技术,建立包括曲轴柔性体以及随曲轴一起转动的零件刚性体在内的整个曲轴系统的虚拟样机模型,通过进行曲轴系统在发动机真实工况下的柔性多体动力学仿真计算,得到了各构件之间相互作用力,继而得到曲轴在一个工作循环周期内的实时动力学响应,为曲轴的优化设计奠定了基础.     

基于柔性多体动力学的瓦楞成型系统建模与仿真研究

针对某型号瓦楞机的瓦楞成型系统,基于自主研发的多体动力学求解程序,建立其刚柔耦合动力学模型。其中张力辊、瓦楞辊等主要支撑辊简化为刚体模型;传送带由36自由度绝对节点坐标四边形壳单元划分网格,并考虑其树脂材料的正交各向异性特征;此外,传送带与支撑辊之间的接触采用赫兹碰撞模型和点-面检测方法描述。利用该模型,计算了传送带的偏心位移,传送带表层应力场等动响应。仿真表明:基于绝对节点坐标法建立的瓦楞成型系统的多体动力学模型,可为瓦楞机传送带的动力学行为和控制研究提供一种新的分析方法。     

刚柔耦合多体系统动力学模型降阶

提出了基于模态综合法的刚柔耦合多体系统动力学模型降阶方法。该方法用自然坐标法和绝对节点坐标法分别描述刚柔耦合多体系统中的刚体构件和柔性体构件,同时用Craig-Bampton方法对柔性体模型进行减缩。对于刚体构件与柔性体构件之间只存在线性约束的情况,建立了消除线性约束的刚柔耦合多体系统动力学方程。最后,为了验证的该方法的有效性,对刚柔耦合双摆进行了研究。仿真结果表明:适当选择模态就可以在满足计算精度的同时减少计算时间,提高计算效率。     

基于有限元和多体动力学的柴油机曲轴动态强度与冲击响应分析

以某16 V柴油机曲轴为例,利用非线性多体动力学与三维实体有限元法对其进行正常工况下强度分析和模拟水下爆炸作用下的冲击响应分析.首先,建立曲轴等部件的三维实体有限元模型,采用子结构法对其进行结构缩减,导入多体动力学分析软件后添加连接单元,建立轴系非线性多体动力学模型.然后,将多体动力学分析结果恢复到含油孔的曲轴三维实体有限元精细模型(单拐-梁模型),进行正常工况一个循环曲轴动应力计算和疲劳强度分析.最后,进行冲击载荷作用下的曲轴动应力计算及强度分析,校核其冲击下的可靠性.     

基于柔性多体动力学理论的舰船机械设备隔振系统建模

将柔性多体动力学理论应用于非线性隔振系统建模过程中,建立了线性弹性元件及非线性弹性元件的力学模型,利用该力学模型和单柔性体的动力学微分方程推导出了对舰船机械设备隔振系统动力学研究具有普适性的一般理论模型。     

基于多柔体动力学理论的接触网找形方法

基于绝对节点坐标法描述的多柔体动力学理论,提出了一种接触网找形方法.考虑到接触网大变形的非线性问题,采用基于绝对节点坐标法(ANCF)描述的变长度索单元对接触网进行离散,通过多柔体动力学理论对变长度索单元的动力学方程进行推导;根据静力平衡条件对动力学模型进行退化处理,推导了张紧索单元的找形方程.同时考虑接触线的预驰度问...     

多体系统斜碰撞动力学中的结构柔性效应

本文针对重力场下作大范围回转运动的柔性梁与一固定斜面发生斜碰撞的情况,建立起系统含碰撞的一致线性化的动力学方程。根据Ｈｅｒｔｚ接触理论和线性切线接触刚度建立碰撞接触模型。针对结构不同刚度的情况进行了仿真计算,由仿真算例的计算结果可以看出,结构的柔性对碰撞过程中的微运动具有明显的作用,同时对降低由于碰撞而引起的能量损耗和减少碰撞作用力起到一定的效果。     

四缸柴油机曲轴的自由模态分析

利用CATIA软件建立四缸柴油机曲轴的三维模型,然后再用ANSYS软件对曲轴进行自由模态分析,得出前8阶固有频率和振型。通过试验手段对实体曲轴的自由模态进行测量得出曲轴的固有频率。最终将有限元分析结果和试验结果对比表明,两者所得固有频率吻合性较好,有限元分析计算结果是可信的,为曲轴的强迫振动分析和结构优化设计奠定基础。     

柔性板基础隔振系统的柔性多体动力学理论建模

根据舰艇机械隔振系统的特点,首先利用瑞利—里兹法推导了柔性板的动力学方程,然后结合柔性多体动力学理论,推导柔性板基础上的隔振系统的动力学模型。     

两杆机构柔性多体动力学实验研究

本文针对一平面两杆机构开展了柔性多体系统动力学实验研究。文中介绍了实验系统的组成;阐述了基于应变法测量作大范围运动柔性梁弹性振动位移的原理;描述了包括模态分析和动力学响应实验在内的实验过程和结果,通过与相应仿真结果的对比分析证实了实验结果的准确性和可靠性。     

高速柴油机曲轴动态特性研究

本文利用ＳＵＰＥＲ ＳＡＰ９１微机版工程分析软件，对某高速柴油机曲轴进行了有限元计算模态分析，获得了其前五阶模态参数；利用随机信号与振动分析系统ＣＲＡＳ４．１版对该曲轴进行了试验模态分析，其固有频率与计算结果的相对误差在５．７％之内，验证了计算结果的正确性，为结构的动态特性分析提供了可靠的数据。     

绝对节点坐标列式流体单元建模方法及在液体晃动问题中的研究

计算流体力学的建模方法主要采用欧拉描述,而多体系统动力学的建模方法主要采用拉格朗日描述。与欧拉描述关注于流过空间固定点或固定体积上的流场状态不同,绝对节点坐标列式流体单元采用拉格朗日描述,能够跟踪流体物质点,建立流体与多体系统的统一描述。该文在绝对节点坐标列式流体单元方法基础上,提出和完善单元建模理论,并使用绝对节点坐标列式流体单元实现了对流体系统的建模,并首次将绝对节点坐标列式流体单元应用于液体晃动分析,初步验证了理论的正确性和可行性。仿真结果表明,在单元数量较少情况下,绝对节点坐标列式流体单元可以满足晃动计算需求。     

多柔性体系统动力学的有限元方法(MUFEM)

本文探讨多柔性体系统动力学的一种新的数值仿真方法一多体有限元方法（MultibodyFiniteElementMethod,MUFEM）。MUFEM以有限元方法为基础,综合区域分解法（DDM）和非连续体变形分析方法（DDA）的主要优点。MUFEM的主要特点是：1）构造边界网格描述系统动态变化的拓扑几何关系;2）采用FEM模型和类似子结构的方法分析多柔性体系统的动力学特性;3）各子块之间可能接触边界的非连续性用Lagrange乘子处理;4）摩擦接触问题用非线性数学规划方法求解。算例表明,MUFEM能很好模拟多柔性体系统的运动以及相互之间的作用,有良好的发展前景。     

Model order reduction based on successively local linearizations for flexible multibody dynamics

An efficient method of model order reduction is proposed for the dynamic computation of a flexible multibody system undergoing both large overall motions and large deformations. The system is initially modeled by using the nonlinear finite elements of absolute nodal coordinate formulation and then locally linearized at a series of quasi-static equilibrium configurations according to the given accuracy in dynamic computation. By using the Craig-Bampton method, the reduced model is established by projecting the incremental displacements of the locally linearized system onto a set of local modal bases at the quasi-static equilibrium configuration accordingly. Afterwards, the initial conditions for the dynamic computation for the reduced model via the generalized-α integrator can be determined from the modal bases. The analysis of computation complexity is also performed. Hence, the proposed method gives time-varying and dimension-varying modal bases to elaborate the efficient model reduction. Finally, three examples are presented to validate the accuracy and efficiency of the proposed method.     

基于多体动力学的CPC工艺链系统数值仿真分析

CPC工艺链被广泛用于汽车生产线的车身装配输送过程,运行过程中受到车组吊具重力、上坡阻力、摩擦阻力等综合因素的影响。为了缩短设计周期,验证设计的安全可靠性,该文首次将多体动力学仿真分析应用于CPC工艺链系统的设计,采用脚本语言建模的方法,自动完成了CPC工艺链整体系统的链条、导轨、车组吊具、驱动和张紧等装置之间的装配约束和载荷边界条件设定。在考虑构件间真实接触、摩擦等相互作用条件下,对某汽车装配线CPC工艺链系统进行了动力学仿真分析,求得了系统整体运行时所需驱动力大小、链条链节间相互作用力等动力学分析结果,并对CPC工艺链系统运行的平顺性和可靠性进行验证,建立了完整的CPC工艺链系统的数值仿真分析方法体系。该分析过程和方法对CPC工艺链及其他相似系统的整体设计具有重要的指导意义。     

基于两类可视化方法的柴油机活塞环胶结故障辨识

用两种可视化方法,二进小波变换图形和浑沌分析中的Ｐｏｉｎｃａｒｅ截面,对采集于柴油机身的一组振动信号时间序列进行分析,以实现故障辨识的便捷性和可视化。     

面向控制的变构型航天器柔性耦合动力学建模与仿真

对于带有大型可展开天线的通信卫星,其天线展开期间全星属于典型的变结构、变构型、变参数和变质心系统。该文采用加载模态综合-混合坐标法建立了这类星载天线展开过程各类运动工况的天线和整星两级控制的柔性耦合动力学方程,以及任意构型工况的全星柔性模型,通过典型算例仿真及惯性完备性检验,表明该文研究工作具有工程实用性和有效性。     

沉管隧道纵向地震响应分析的多体动力学方法

沉管隧道纵向地震响应分析是沉管隧道抗震设计的关键。根据沉管隧道结构的几何特征和结构特点,基于合理假设建立了沉管隧道的多刚体-弹性阻尼铰-阻尼铰动力学模型,并运用多体动力学理论中的离散时间传递矩阵法(MS-DT-TMM)推导出了其数学模型及表达式。通过算例进行了沉管隧道纵向地震响应的时程分析,并将该方法与传统有限元方法的计算结果进行了对比,结果表明了MS-DT-TMM法的可行性和有效性,为快速实现沉管隧道抗震计算分析提供了新的手段。