基于MBD的教育机器人运动仿真平台研究

针对目前教育机器人缺少仿真平台的问题,建立了一个基于多体系统动力学的教育机器人三维运动仿真平台。对教育机器人仿真平台所涉及的关键技术进行研究。根据教育机器人特点和运动仿真需求,提出教育机器人动态仿真平台的框架结构。在给出教育机器人拼接件几何模型和物理属性统一表达方法的基础上,基于多刚体系统动力学理论,建立教育机器人离散动力学模型和碰撞接触响应模型,并提出了相应的仿真方法,模拟教育机器人的物理行为。对教育机器人控制器、传感器及执行器进行仿真,构建了教育机器人虚拟控制系统,实现虚拟教育机器人的控制。最后,实际应用表明,仿真平台能够较好地满足教育机器人运动仿真的需要。

基于MBD/SVM车钩分离故障预测的新方法

为保障车辆安全运行,需要提高车辆实际运行中车钩防跳机构的运动可靠性来避免发生车钩分离故障。以车钩锁铁达到开锁位为评价指标,运用多体动力学(MBD)仿真技术与支持向量机(SVM)智能监督学习分类相结合的方法,对某型车钩的运动可靠性区间进行预测研究。在RecurDyn多体动力学软件环境中构建车辆实际运行时的车钩装置仿真模型,通过仿真实验模拟车辆运行时车钩内锁铁承受纵向和垂向冲击时的位移响应,反求车钩分离时的纵向、垂向以及二者耦合的临界加速度。仿真结果表明了垂向加速度是车钩分离的敏感因素。通过SVM机器学习方法求解出车钩达到分离条件的加速度界线,为车钩装置设计与运用维护提供了约束条件。研究成果为预测铁路车辆车钩装置等复杂机构的运动可靠性提供了一种新方法。

应用多体有限元法预测车体结构疲劳寿命

利用多体动力学和有限元法结合的混合方法对机车车体结构疲劳寿命进行仿真研究。首先在SIMPACK中建立机车整车的多体系统动力学模型,根据不同的载荷工况计算其载荷时间历程;其次根据有限元准静态应力分析法,获得车体结构的准静态应力应变影响因子(stresses influence coefficient,SIC),再利用模态分析技术获得车体结构固有频率和模态振型,以及确定车体结构危险点位置。基于危险应力分布的动载荷历程,结合车体材料的S—N曲线以及Palmgren-Miner损伤理论,利用FE-FATIGUE软件的安全强度因子分析法和WAFO(wave analysis for fatigue and oceanography)技术进行标准时域的车体结构疲劳寿命预测,其中包括应力应变的循环计数、损伤累积和寿命预测。实测结果和仿真结果相互对比表明,这种方法可以有效预测车体结构的疲劳寿命,其精度和动力学与有限元模型的精度有关。