塌陷坑回填处理新技术─—刚柔体反滤层法

塌陷坑回填处理新技术─—刚柔体反滤层法刘志云（地矿部岩溶地质研究所）１问题的提出岩溶塌陷的防治是在预测的基础上，根据塌陷产生的原因和影响因素，采取切实可行的防治对策来进行的。岩溶塌陷的治理包括：回填、跨越、强夯、灌注、深基础、疏排围改、平衡地下水气压...

轨道车辆钩缓装置刚柔耦合多体动力学研究

基于刚柔耦合多体动力学理论,研究新型摩擦式缓冲装置中摩擦机构和弹性元件的动力学特性。首先构建缓冲装置的动力学模型,其次通过现场试验对模型的可靠性进行验证,最后对摩擦机构和弹性元件进行刚柔耦合多体动力学分析。研究结果表明:动态试验所得结果与现场试验所得数据的最大阻抗力、行程和容量的平均相对误差的绝对值均小于15%,说明该动力学模型具有较高的可靠性,可应用于动态仿真试验;摩擦机构中存在着接触力分布不均和应力集中的现象,弹性元件中外圆弹簧内侧应力是外侧的1.5倍左右。因此,在设计生产和运营维护缓冲装置时,要特别注意摩擦机构和弹性元件的磨耗情况,防止出现磨耗过度以及零件表面开裂等问题。

多管火箭炮刚柔耦合多体发射动力学仿真研究

以多刚体动力学和柔性多体动力学理论为基础,建立了刚柔耦合多体系统动力学方程;应用ADAMS、ANSYS软件,通过建立ADAMS模型,并在模型中引入柔性定向管,对某火箭炮系统进行了发射动力学仿真和分析,得到了全炮的受力及振动情况,为今后更精确的研究火箭炮的发射过程动力学特性提供了理论参考。

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。

末敏弹刚柔二体相互作用力学模型探讨

讲述了在建立带伞末敏弹的运动方程时考虑柔性伞与刚性弹之间相互作用的方法，这是建立带伞末敏弹运动方程的关键．把降落伞与弹之间的相互作用当作刚体对刚体的处理方法将会导致所建立的方程计算失败．

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。

刚柔耦合多体系统动力学模型的数值解法

针对刚柔耦合多体系统动力学模型数值求解的相关问题进行分析与探讨,为解决当前刚性常微分方程组求解中存在的高频振荡以及计算量大问题.尝试对显式Runge-Kutta法进行改进,应用Gill法对动力学微分方程组进行求解,并通过应用实例证实:基于改进的Gill法在应用于刚柔耦合多体系统动力学模型数值求解的过程中截断误差小,且积分速度快,计算量小,能够给后续算法改进优化提供重要依据.

拱架式贴片机横梁刚柔耦合动态仿真优化设计

横梁的抗振性能是影响拱架式高速高精度贴片机贴装精度和效率的关键因素,并且对贴片机整机的稳定性也有重要影响。为提高抗振性能,以横梁为研究对象,提出结合刚体和柔性体多体动力学理论以及有限元的方法建立贴片机的刚柔耦合多体模型,对其进行多个贴装周期的仿真,分析基于各个不同截面结构的横梁条件下,安装在横梁上的贴装头的振动幅值变化和加速度变化,以评估横梁的抗振性能。分析结果表明,横梁的抗振性能对贴装头的稳定性有决定性的影响,改变横梁截面结构布局以及筋板厚度可对横梁的抗振性能进行优化,优化后,抗振性能显著提高。

薄壁四点接触球轴承-腕部关节系统接触动力学分析

在机器人实际工况中,针对含有薄壁四点接触球轴承的机器人腕部关节系统的运动稳定性问题,对腕部系统模型进行了简化设计和仿真研究。在考虑薄壁结构的弹性变形和动态接触作用耦合影响的基础上,建立了刚柔耦合工业机器人腕部关节系统模型,分析了不同受载工况和正反转驱动下的变形规律和动态特性。首先,基于多体动力学和Hertz接触理论,设计了包含薄壁四点接触球轴承和中空轴及基座的腕部关节系统刚柔耦合接触动力学仿真模型;然后,考虑薄壁中空轴、基座、轴承套圈和保持架的结构弹性变形、钢球和套圈滚道、保持架的动态接触作用,研究了机器人腕部关节系统两种实际工况对保持架和钢球角速度、保持架和薄壁基座振动位移、钢球与套圈的动态接触力的影响;最后,计算分析了两种工况下腕部关节系统的动态载荷规律和振动响应特性。研究结果表明:在相对较大的径向载荷作用下,保持架和钢球会出现打滑现象,速度呈现周期波动,保持架和基座具有更好的运动稳定性,其薄壁轴承内部载荷降低,主副接触对均承担联合载荷,轴承内部载荷稳定性也更好。该仿真模型及结果可以为薄壁腕部关节系统的动力学分析与设计提供参考。

风力机叶片多体动力学分析

应用Joint beam element的建模方法,建立了风力机叶片的刚柔混合动力学分析模型.运用MSC.ADAMS求解器中的ADAMS/Vibration振动模块分析了额定转速工况下风力机叶片的固有频率和振型.为了验证模型的正确性,采用GH-Bladed软件进行了分析和验证,分析结果表明所建的刚柔混合模型是基本正确的.以1.5 MW风力机叶片为例,计算了风力机叶片的固有频率及振型,从模态分析中得到叶片发生破坏的具体区域是叶片中间到弦长最大的位置.通过频域分析,获得了振动幅值较大的频段范围,为分析振动产生因素提供理论依据.

海上浮式风电机组刚柔耦合结构动力学建模与分析

基于凯恩方法和模态叠加法对三叶片水平轴海上浮式风电机组进行了刚柔耦合结构动力学建模和分析。首先建立浮式平台的水动力载荷模型,然后,把塔架和叶片等柔性件离散为有限个刚性单元体,并采用模态叠加法计算每一离散单元的偏速度和偏角速度,最后采用凯恩方法建立刚柔耦合结构动力学模型。以美国可再生能源实验室(NREL)海上5MW半潜式风电机组为算例,结合气动力载荷模型和水动力载荷模型对所建立的模型进行了风、浪响应计算,主要从输出功率、叶尖及塔顶振动信号的耦合特性两个方面对海、陆风电机组进行了对比。

飞机重载大变形伸缩变体机构动力学仿真研究

目的为适应先进战斗机外形变体需求,设计复杂严重载荷环境下的伸缩机构,在整体弯曲、扭转等大变形条件下发挥支持变体运动和传递大载荷的系统功能。方法针对此类重载大变形伸缩机构,构建一种结合机构动力学和结构动力学的仿真分析方法,综合考虑运动过程中整体刚度分布变化带来的载荷、运动传递特性变化,以及局部轮轨运动组件的接触动力学细节,开展伸缩过程中的动力学仿真。结果计算获取了整个伸缩机构在严重外载荷下的伸缩过程运动参数变化和机构动响应,与典型盒段带载伸缩运动试验测试相比,机构连接交点载荷最大值的计算误差不超过7.9%,自由端位移最大值的计算误差不超过13.2%。结论建立的方法为各组件的传动传载性能优化和结构强度设计分析提供了一种可靠高效的仿真手段,对于变体飞机伸缩运动部件的结构/机构一体化设计有重要的应用价值。

大型风力发电机柔性体叶片动力特性研究

风力机叶片的动力特性会影响整机的性能,鉴于大型风力机叶片的柔性化特点,采用柔性多体动力学方法来研究大型风机叶片更加符合实际。考虑复合材料叶片各向异性的特点,通过ANSYS和ADAMS软件建立了750 kW风机叶片的柔性体模型及风轮的刚柔混合体模型,利用载荷的文档输入法将BLADED计算的风力机载荷生成曲线并加载到风机上,对风轮进行动力学仿真分析。结果得到了风机叶片的动态特性数据,并与刚性体叶片特性进行对比,这将有助于风机整机动态特性的研究,也为大型风机叶片的故障分析、优化设计提供参考。

靶机零长发射过程中的刚柔耦合动力学分析

针对无人靶机零长发射起飞的动力响应问题,基于刚柔耦合动力学建立靶机零长发射的靶机-火箭-发射架动力学模型,考虑靶机与滑块、火箭的连接接触关系及气动载荷、发动机推力的作用,分析靶机零长发射过程中机身、机翼在火箭推力冲击作用下的动力学响应,得到了靶机起飞过程中的姿态与强度特性,并探讨发射参数(油箱载荷、发射角度及重心偏差)对发射过程机身的影响。结果表明,标准发射工况下,与试飞试验数据对比,飞行速度、过载一致性良好,过载分布合理,结构动强度在材料强度许可值内。通过分析不同发射参数,发现油箱保持半油状态靶机可以进行零长发射;不同发射角度会影响靶机发射后的飞行高度,且发射角度越大,飞行高度越大,但对机身的动响应影响较小;机身重心与推力线之间的偏差对靶机零长发射的姿态影响较大,靶机在标准工况满油发射时质心不宜过低。此方法可用于无人机零长发射过程中的动力学计算,为机身结构强度设计及姿态分析提供指导。

铁路货车车体疲劳台架试验仿真模拟的关键技术研究

为解决全尺寸车体疲劳试验周期长、成本高等问题,基于刚柔耦合多体动力学理论,依托铁路货车全尺寸车体疲劳试验台架,开展了台架试验仿真模拟关键技术研究。首先建立由虚拟刚性试验台架与柔性车体组成的刚柔耦合多体动力学试验模型,然后通过侧滚、浮沉等典型工况完成虚拟试验系统的理论验证,最后,将试验的随机驱动载荷作为仿真输入,开展虚拟试验台架上的车体动态响应计算与试验对比。结果表明:车体枕梁加速度仿真与试验结果吻合较好,加速度的频谱形状一致;关键部位动应力仿真结果与试验测试结果波形一致,验证了虚拟试验方法的合理性。该虚拟试验台架模型的建立为提升铁路货车产品疲劳可靠性提供了有力依据。

一种新型商用车驾驶室多轴道路虚拟试验研究

为了提高商用车驾驶室多轴道路模拟试验台的控制精度,精确复现路谱采集信号,提出了一种基于运动学与动力学分析的驾驶室多轴道路虚拟试验台控制策略。依据机构学原理描述了试验台的结构,并进行了运动学分析和计算,利用位姿反解算法及含雅可比矩阵正解算法进行了闭环反馈的自由度解耦。实测驾驶室相关参数并与ADAMS软件相结合建立了驾驶室、部分车架及试验台的刚柔耦合多体动力学模型,创建Femfat-lab、MATLAB/Simulink和ADAMS软件接口进行自适应联合仿真计算,实现了试验台的自由度解耦控制。将多轴虚拟试验台与实车试验内部响应信号相结合,选择信噪比较高的信号为目标信号进行迭代分析,获取实车位置等效位移激励。选取典型的比利时路面载荷谱作为模型输入条件,从而重现与道路试验相结合的真实路谱。研究结果表明,与室内道路模拟试验台架及常规虚拟迭代结果相比,驾驶室采用多轴虚拟试验台的迭代次数明显减少,得到的时域、频域响应信号与目标信号的变化趋势相吻合,且各通道相对误差均方根值(RMS)均小于设定值,迭代精度高,从而验证了所提方法的可行性,为后续驾驶室疲劳寿命预测提供了可靠的载荷谱。

三脚架支承转管机枪射击密集度仿真

为了研究大口径转管机枪在轻型三脚架上射击时枪架和枪管的变形和振动对射击密集度的影响,该文基于ADAMS软件建立了该武器系统的刚柔体耦合虚拟样机模型,对整枪系统射击的动力学和运动学特性进行了仿真计算。在不考虑土壤变形的条件下,对两种拓扑结构的三脚架机枪系统的射击密集度和柔性体部件的变形量进行了对比。动力学仿真和外弹道计算表明:三脚架采用支撑弧板结构后,枪管和枪架的变形量明显减小,转管机枪70%射击散布圆半径减小35.7%,说明射击过程中枪架的下架变形和上架转动对枪管变形和膛口跳动有放大作用,采用支撑弧板可以有效减少枪架的变形,提高射击密集度。

永磁直驱柔性构架转向架的动力学模型研究

永磁直驱柔性构架转向架是一种新型的地铁车辆转向架,具有结构简单、紧凑、曲线通过能力强等特点。使用Simpack软件建立了永磁直驱柔性构架转向架两种不同的动力学模型:构架集总参数的多刚体动力学模型和构架的刚柔体动力学模型。在构架集总参数模型中,将柔性构架视为两个通过多向弹簧连接的侧梁。在构架离散参数模型中,将柔性构架作为柔性体处理。仿真分析了装用永磁直驱柔性构架转向架的地铁车辆的蛇形运行临界速度、曲线通过安全性和运行平稳性。仿真结果表明:构架集总参数模型适用于优化柔性构架的刚度参数,进行脱轨安全性分析和车辆稳定性分析,而构架离散参数模型更适用于平稳性分析。

考虑齿轮传动影响的高速动车组电机吊架载荷及动应力研究

针对CRH3型高速动车组电机吊架焊接结构,结合有限元法和刚柔耦合多体动力学法建立考虑齿轮传动系统的啮合振动的高速列车动车整车动力学模型,仿真计算得到电机吊架在列车加速和匀速运行工况下的动载荷;利用准静态应力法计算两种工况下电机吊架上危险节点的动应力,通过对比吊架上危险节点动应力的模拟计算结果和线路实测结果研究齿轮传动系统的啮合振动对车辆运行中电机吊架所受载荷及其上危险位置动应力的影响。结果表明:在齿轮传动系统啮合振动的影响下,电机吊架的动载荷及其结构危险节点的动应力显著增大,垂向振动加剧,而且动应力仿真结果与线路实测结果更接近。因此,在对高速列车结构件进行动应力仿真时,为了更准确地仿真结构振动对动应力仿真结果的影响,应该在结构件弹性化的基础上,同时考虑齿轮传动系统啮合振动的影响。

铁路凹底平车凹底架动态响应及其疲劳强度

将有限元分析方法与多体系统动力学理论有机地结合在一起,应用于凹底平车多体系统的动态响应分析、凹底架的弹性振动分析和疲劳强度研究中。在进行轮轨接触、轨道谱以及车辆系统非线性因素等的计算、模拟基础上,基于有限元分析软件ANSYS,采用超单元法建立凹底架弹性体动力学方程。把有限元分析结果引入到SIMPACK动力学软件中,进而建立凹底平车的多刚体系统和刚柔耦合系统动力学模型,进行仿真计算并与试验结果对比分析,研究运行速度和悬挂参数对车辆系统动态响应的影响规律,分析凹底架的动态限界和凹底架的疲劳强度问题。分析得出,刚柔耦合多体系统动力学模型更合理。计算结果表明,重车运行过程中速度不宜过高,并要合理匹配悬挂参数,避免凹底架下平面超限界和过早疲劳破坏。