关节机械手的刚柔耦合分析

针对关节机械手工作时手爪的受力情况进行研究,结合多柔体系统动力学方法,建立了基于刚柔耦合的关节机械手的虚拟样机,进行关节机械手的动态特性仿真与评价。导出手爪的受力曲线,通过对曲线的分析,验证仿真结果的正确性。最后将手爪柔性体的载荷文件导入到ANSYS中进行有限元分析,判断手爪在工作中所受的最大等效应力,并提出对关键部位材料的改进,为工程应用提供了很好的理论依据。     

4自由度机器人刚柔耦合仿真及结构改进

以优化码垛机器人的动力学性能为目标,根据柔性体建模基本理论,通过有限元分析软件ANSYS生成关键部件的柔性体,在动力学分析软件ADAMS平台上,建立了4自由度机器人刚柔耦合仿真模型。同时,以减轻质量、获得良好的动静态特性为目标,提出了臂部的改进方案,在加载实际工况载荷条件下,仿真获得了臂架原方案及改进方案的应力应变及水平、垂直、旋转驱动力(力矩)的变化特征。结果表明,臂架改进设计后,减重59.6%,动态冲击力减小30.6%,水平、垂直、旋转最大驱动力(力矩)分别减小42.2%,51.7%,26.5%,机器人力学性能得到了较好的改善。     

基于ANSYS与ADAMS的并联机构刚柔耦合体动力学分析

介绍了一种基于ANSYS与ADAMS的刚柔耦合体系统动力学仿真方法,论述了多柔体动力学的理论基础、柔性体模型的定义方法、系统动力学特性的仿真流程。最后通过建立一种三自由度并联机构的刚柔偶合体动力学模型并对其进行仿真、分析,证明了这种方法的有效性。     

有限元中体壳单元的耦合问题研究

由于转动自由度的不连续,使得体单元与壳单元之间的耦合成为有限元计算中比较难以解决的问题.通常在工程实践中采用MPC(Multipoint Constraint)法.文中提出了约束体壳单元连接处共用节点的某一旋转自由度的方法.通过与MPC法的计算对比,证明了该方法在便于实现的同时,同样有着很高的精确度.这为有限元分析中体壳单元的耦合处理提供了一种很好的借鉴方法.     

基于ADAMS与ABAQUS的刚柔耦合动力学分析方法

针对ADAMS软件自身生成柔性体功能较差的情况,利用有限元分析软件ABAQUS生成柔性体进行刚柔耦合多体系统动力学分析.介绍了柔性体动力学方程,重点阐述了ABAQUS定义ADAMS用柔性体模态中性文件的步骤以及基于ADAMS与ABAQUS的刚柔耦合动力学分析流程.最后通过某轻型牵引火炮全炮刚柔耦合动力学分析验证了这种方法的有效性.     

基于刚柔耦合模型的卡扣机构动力学仿真分析

运用ADAMS建立了卡扣机构刚柔耦合模型,准确并真实地反应出了卡扣机构的运动情况,将升降台和卡扣机构动力学特性与多刚体模型进行对比分析。通过分析发现,基于刚柔耦合模型下升降台和卡扣机构在位移曲线保持不变的情况下,工作时的速度、加速度曲线有明显波动,并通过分析波动的原因,为机构的进一步优化提出了指导方向。     

基于刚柔耦合模型的强夯机动力学分析

履带式强夯机工作级别高,工作环境恶劣,在突然释放夯锤时,整机受到强大冲击.在ADAMS动力学仿真环境下联合Pro/E和ANSYS软件建立400 t·m强夯机整机的刚柔耦合模型,对其突然卸载工况进行仿真分析,研究卸载过程中结构件的振动响应、整机的稳定性,对柔性体的动态应力及整机动态响应参数进行分析,为整机的疲劳寿命分析及部件的设计改进与优化提供载荷谱数据.     

健骑机刚柔耦合动力学仿真分析

为准确描述健骑机在工作过程中的性能,基于刚柔耦合理论,联合运用ADAMS和ANSYS软件,分析健骑机的动力学问题。首先完成健骑机多刚体简化模型的动力学仿真。应用ANSYS计算了健骑机底座的模态和谐响应等动力学特性。在ADAMS中将底座视为柔性体进行健骑机的动力学仿真,并与多刚体动力学仿真结果对比分析。结果表明,与多刚体模型相比,刚柔耦合模型的仿真结果能更准确地反映健骑机实际工作时的动态性能,提高健骑机的结构设计效率。     

行星轮系刚柔耦合多体动力学分析

建立了行星轮系刚柔耦合多体动力学仿真模型,应用多体动力学仿真分析软件RecurDyn,仿真计算了行星轮系齿轮在完整工作周期所给定最危险工况下的动力学响应,得到了刚柔、柔柔齿轮副之间的动态接触力,与理论值比较吻合;同时得到了柔性行星齿轮和太阳轮的动态等效应力分布云图,以及任意节点的等效应力,分析出行星轮破坏的原因,为行星轮的动态优化设计和灵敏度分析提供参考.     

刚柔耦合的钻装机扒斗机构动力学分析

运用ADAMS与ANSYS软件联合仿真建立了钻装机扒斗机构的刚柔耦合模型;获取了扒斗机构的运动包络图,明确了扒斗机构的运动范围;基于扒斗机构挖掘阻力通过仿真得到了扒斗机构各铰点及动臂油缸、斗杆油缸、扒斗油缸的受力情况,对工作装置结构强度分析提供重要载荷参考;以斗杆为例进行了强度分析,获取了斗杆在复合挖掘工况下的应力分布及变形情况,验算了工作装置的安全系数;通过ADAMS与ANSYS联合仿真,实现了复杂载荷的自动加载,考虑了构件的柔性,增强了仿真的准确性;对扒斗机构及钻装机的设计具有一定的指导意义。     

求解机械多体系统的循环中点求积改进算法及其仿真

通过实际计算比较,论文从实际应用的角度详细总结了解非线性方程组的Newton型方法具有的优点和缺陷。随后提出了循环中点求积法改进算法：即在离散Newton法与同伦方法结合的基础上修改了原算法中关于偏导矩阵奇异的判断标准和迭代终止的判断标准。通过实际运算检验,这一改进明显改善了原算法的可靠性和稳定性。     

Numerical efficiency of CUDA based parallel programming for dynamic analysis of multi-body systems with multi-joints and multi-force elements

The graphic processor unit (GPU) is an ideal solution to problems involving parallel data computations. A serial CPU-based program of dynamic analysis for multi-body systems is rebuilt as a parallel program that uses the GPU’s advantages. We developed an analysis code named GMAP to investigate how the dynamic analysis algorithm of multi-body systems is implemented in the GPU parallel programming. The numerical accuracy of GMAP is compared with the commercial program MSC/ADAMS. The numerical efficiency of GMAP is compared with the sequential CPU-based program. Multiple pendulums with bodies and joints and the net-shape system with bodies and spring-dampers are employed for computer simulations. The simulation results indicate that the accuracy of GMAP’s solution is the same as that of ADAMS. In the net type system that has 2370 spring-dampers, GMAP indicates an improved efficiency of about 566.7 seconds (24.7% improvement). It is noted that the larger the size of the system, the better the time efficiency.     

摩托车多体系统动力学仿真与实验研究

首先构建基于虚拟样机技术的摩托车柔性车架多体动力学模型并进行仿真,同时与刚性车架进行了对比,最后通过路试对模型进行验证,结果表明:(1)刚性车架模型对称测点的振动强度基本一样,柔性车架在对称测点的振动强度不对称,与实测状况符合。(2)路面的高频频激励对刚性车架动力学模型几乎没有什么影响,各测点的振动频带只含低频(2～8)Hz;路面的高频激励对柔性车架动力学模型的影响很大,各测点含有频带大于50Hz的响应信号。(3)柔性车架动力学模型各测点振动强度与摩托车路试的实验结果基本吻合。以柔性车架来建立摩托车虚拟样机模型比较合理。     

GPU-based collision analysis between a multi-body system and numerous particles

The use of a graphics processing unit (GPU) is an ideal solution for problems on data-parallel computations. The serial CPU-based program for collision analysis between a multi-body system and numerous particles is rebuilt as a parallel program that uses the advantages of a GPU. In this study, a GPU is used to effectively perform multi-body dynamic simulation with particle dynamics. The multibody system has 20 circular objects, 19 spring-damper force elements, and 2 revolute joints. The motion equations are formulated using the Cartesian coordinate system, and the implicit Hilber-Hughes-Taylor integration algorithm is used for the integral equation. To detect collisions between a multi-body system and particles or between particles, a spatial subdivision algorithm and a discrete element modeling are used. The developed program is verified by comparing the results with ADAMS. The numerical efficiencies of the serial program using CPU and the parallel program using GPU are compared according to the number of particles. The results show that the greater the number of particles, the more computing time can be saved. For example, when the number of particles is 900, the computing speed of the parallel analysis program is about five times faster than that of the serial analysis program.     

基于多体系统理论的螺纹磨削研究

将多体系统运动建模方法应用到数控螺纹磨床建模中,建立机床、工件和砂轮的运动关系,推导出多线砂轮磨削螺纹的加工方程。开发螺纹磨削仿真软件,获得螺纹磨削加工G代码,在磨削螺纹的生产中取得了很好的效果。     

修正的Craig-Bampton方法在多体系统动力学建模中的应用

针对空间实验室、柔性机械臂等柔性多体系统，借助结构动力学中的Craig-Bampton模态综合方法，对其进行修改并用于描述弹性变形，将模态综合方法和多体系统建模常用的混合坐标法相结合，以适合刚体运动与弹性运动的耦合，更好地反映了系统的动力学特性。结合ADAMS、ANSYS软件，可充分利用该方法对柔性多体系统进行计算机仿真分析，进而进行优化设计等。     

多体系统动力学仿真向后微分公式算法

针对多体系统动力学仿真中需要求解DAEs形式运动方程的问题,提出基于向后微分公式的DAEs算法.将已有的求解指标一3DAEs形式运动方程的NStiff算法推广到求解非完力学整系统指标一2DAEs形式的运动方程;提出了NStiff-v算法,分别求解完整约束多体系统指标一3DAEs和非完整力学系统指标一2DAEs形式的运动方程.离散过程中对约束方程进行缩放,消除了Newton-Raphson方法求解非线性方程组时由于步长较小而存在的Jacobian矩阵病态问题.通过曲柄滑块机构和Snakeboard模型两个实例,比较NStiff算法和NStiff-v算法的结果来验证算法的有效性,并比较了效率.算例说明算法求解DAEs时具有二阶精度.     

基于多刚体动力学的主动转向系统建模与仿真

首先对前轮主动转向系统结构形式进行分析和简化,确定了双行星齿轮机构的拓扑关系;其次,基于多体动力学仿真软件ADAMS完成了主动转向系统建模和运动学仿真,并建立带主动转向子系统的整车模型;接着,讨论了转向系变传动比控制原理,研究了传动比随车速和转角变化的关系;最后,对传统转向汽车和实施主动转向汽车的操纵稳定性进行了对比分析。结果表明,主动转向系统可提高汽车的操纵稳定性。所建立的主动转向系统多刚体模型为深入研究主动转向控制提供了依据。