机电系统新型多软件协同建模与仿真环境(英文)

针对传统机电系统虚拟样机软件的性能易受个别子程序分析能力制约的问题,综合多种仿真软件的优势,构建了一种新的模块化的多领域协同建模与仿真环境。采用Pro/Engineer、ANSYS和ADAMS建立机械系统的刚柔耦合多体动力学模型,采用AMESim和MATLAB/Simulink建立液压控制系统模型,并在MATLAB/Simulink中将两子系统模型根据参数关联有机集成,得到机电液一体化的总体模型。子系统模型和总体模型可分别用于不同系统级别的仿真研究。以某复杂机电液一体化调平系统的虚拟设计为例,便捷高效地实现了单学科领域建模和机电液集成建模与协同仿真分析。仿真实验表明该新型多软件环境能够有效支持机电系统虚拟样机的开发研究。

某重型装备多刚体建模及对地载荷研究

某重型装备工作对地面强度和变形有严格要求。借助Pro/Engineer和ADAMS,建立了装备的多体动力学模型,在装备与地面之间添加接触力和轴套力约束条件,通过执行装备工作过程仿真,计算得到与实际趋势吻合的装备千斤顶及轮组的对地载荷。研究表明,多体建模分析方法对于装备工作载荷的样本提取是可行的,有利于缩短研究周期和降低研究成本。研究成果可进一步用于装备与地面之间载荷效应的数值模拟研究。

低等级路强度敏感性的点可靠性分析

根据重型机械作业区支承强度检定的需要,开展低等级路强度敏感性研究。在力学模型不确定性分析的基础上,确立了基于Monte-Carlo随机有限元的可靠性分析方法。理论计算表明,道路破坏形式为整体剪切破坏。分别构建道路的半空间体和双层体系模型,通过荷载增量法与强度折减法,分析指出道路的破坏面因结构、荷载与材料而不同,但最早进入破坏的点却是固定的,因此,整体可靠性分析难以实现,而通过点可靠性分析确定敏感性因素是可行的。在可靠性分析中,不再沿用过度简化的极限平衡理论和二维应力状态下的Mohr-Coulomb准则,而基于Drucker-Prager准则确定的三向应力状态定义安全余量,提高了分析精度。研究指出决定低等级路强度的主要因素是上覆层内摩擦角和地基层弹性模量。本文的研究为强度检定的方案制定提供了依据。

导弹起竖过程的载荷研究

基于导弹起竖过程中起竖机构的转动运动函数和转动微分方程,分别建立了该过程中由于重力所产生的系统重力矩计算模型,风向与起竖平面平行的风载荷计算模型,以及起竖油缸作用力的计算模型。考虑到计算模型的非线性和时变性,在Matlab/Simulink中采用变步长的Runge-kutta法对模型进行了仿真计算,得到了起竖角度、风作用力矩、起竖力等参量随时间变化的仿真曲线。通过对仿真曲线进行分析,对机构起竖过程中的转动角度、起竖油缸无杆腔流量、风载荷和起竖力等系统参量的特性有了定量的认识。研究结果可以为起竖液压和控制系统的设计和优化提供参考。

基于同等方式控制的双缸同步液压系统仿真

针对传统采用"主从方式"控制的多缸同步液压系统存在的调整时间长、动态性能差等缺点,采用改进后的单神经元PID控制算法,实现了一种基于"同等方式"控制概念的同步控制,利用AMESim和Simulink软件对双缸同步液压系统进行了联合仿真,仿真结果表明:这种控制方式的同步性能好,控制精度高,并且同步调整所需的时间比传统控制方法短,较好地克服了传统控制方式的不足。

导弹发射台新型通用调平系统设计

为了提高导弹发射台调平的精度和速度,笔者在对一般性的调平原理进行研究的基础上,设计了一种通用的发射台调平液压控制系统;并对一系列工程应用方面的问题,如调平与支腿撤收过程的控制逻辑、控制要求等进行了详尽分析,得到了一些有意义的结论。

机电液一体化虚拟样机建模与协同仿真技术研究

为适应大型复杂机电产品的虚拟设计要求,借助单学科建模软件构建了机电液一体化系统的协同仿真平台。通过在某大型装备刚柔耦合的机电液一体化调平系统设计中的应用,表明该一体化仿真平台的构建是正确有效的,且具有广阔的应用前景。

某航天器装配中心流程仿真与优化设计研究

以某航天器装配中心为研究对象,分别建立了系统进程分析、三维可视化流程仿真两种不同粒度的分析模型,在不同分辨率条件下研究了系统的行为,并以提高系统运行效率为目标,开展了布局调整和要素配置优化设计研究;为多层级系统运行效率分析及优化设计研究探索了一条可行的技术途径。

立体仓储货盘自动安全锁定装置

为提高地震等自然灾害条件下立体仓储的安全性,设计了一种货盘自动定位与安全锁定装置。该装置结构紧凑、无需供电、自动运行,可方便配套应用于现有的自动化立体仓库,建设成本低、可靠性高,几乎不影响货物存取效率,已获得国家专利保护,并在特种装备立体仓储中得到推广应用。