某8×4型工程车辆参数化多体动力学建模及试验

针对整车模型包含构件多的特点,运用拓扑结构图的方法建立了某8×4型工程车辆参数化整车多体动力学模型。平顺性仿真结果表明:货箱质心垂直振动主频率的最大误差为4.8%。操纵稳定性的双纽线仿真结果表明:方向盘最大转角误差为3.9%,横摆角速度的幅值误差为4%,侧向加速度的幅值误差为4.4%,各车轮的最大转角误差为1.97°。仿真与试验结果表明:文中所建整车模型具有较高的精度。

轨道车辆牵引电机轴承的动力学建模与分析

轨道车辆牵引电机轴承是重要的旋转支承部件,其高速运转过程中内部元件间产生复杂的接触、碰撞与冲击,是滚道表面疲劳损伤、保持架破损与电机振动噪声的重要来源,深入理解牵引电机轴承运转过程中内部元件的动力学特性,对于提高该关键部件的设计与运维水平具有重要意义。首先,以牵引电机圆柱滚子轴承为研究对象,基于Lagrange多体动力学方法与耦合能量耗散的Hertz接触理论,考虑轴承各部件瞬态动态效应,建立轨道车辆牵引电机轴承的动力学模型。随后,通过与Harris经典理论分析结果对比,验证该模型的准确性。最后,对轨道车辆某型牵引电机轴承处于不同转速、载荷与径向游隙工况下的动力学特性进行分析。结果表明:低转速和径向载荷较小的情况下,在承载区滚子的接触载荷分布呈现较为明显的波动,随着转速加快和径向载荷增大,在承载区滚子的接触载荷分布波动趋于平缓。低转速和较大径向游隙的情况下,内圈质心轨迹朝向无序状态发展且有明显波动,当高转速和较小径向游隙时,内圈质心轨迹稳定且规律性提高,随着转速增大,内圈质心位移运动范围扩大。径向游隙增大的情况下,导致承载区滚子受力逐渐增大,滚子与内圈之间的相互作用力显著增加,从而内圈质心竖直方向加速度变大,运动范围变大且无序性增加。

飞机对称着陆多体动力学建模与实测验证

基于牛顿-欧拉多体动力学建模方法,建立了三体九自由度飞机对称着陆动力学模型。以某型双腔缓冲器起落架飞机为例,通过飞行实测不同状态下的起落架着陆动态载荷,仿真计算相应的着陆重量、着陆下沉速度及着陆姿态下的着陆动态载荷。验证分析结果表明,所建飞机对称着陆多体动力模型是有效的。

变体无人机动力学模型及切换控制研究

针对能够在飞行过程中进行结构变形的变体无人机,考虑由变形引起的气动力与力矩,惯性力与力矩的非线性变化,建立其在质点系假设条件下的多体动力学模型。根据切换系统理论,将变体无人机视为一类线性切换系统,选择设计点,采用极点配置方法针对各设计点处的线性子系统设计控制器,再制定以变形量为决策变量的控制切换方案,构成切换控制系统。通过建立公共Lyapunov函数,推导了能够保证闭环切换系统在结构变形过程中一致有界的充分条件。以变体无人机Fire-Bee为例,验证了方案的有效性,仿真结果表明闭环系统无论在固定结构下还是变形过程中都具有良好的动态特性。

基于关节支反力的移动并联机械手动力学性能验证研究

提出一种用于验证移动并联机械手动力学建模及数值仿真正确性与有效性的方法。该方法先将移动并联系统某处运动副打开,用关节支反力替代运动副约束,从而形成移动双串联机械手,并以多体动力学理论为指导,在笛卡尔坐标系下分别进行移动并联、双串联机械手动力学建模,采用加权初值法对移动双串联机械手系统进行数值仿真。最后通过对移动并联、双串联机械手动力学数值仿真比较,验证系统动力学模型构建和数值仿真的正确性和有效性。

大射电望远镜馈源支撑系统建模与仿真

根据500m口径球面射电望远镜(FAST)原始设计方案,基于多体系统动力学建模方法,建立了馈源支撑系统的机械模型,并对此模型进行了动力响应分析,为此项目最终方案的选择提供了参考。

基于实际工况的地铁车体疲劳寿命分析技术研究

在轨道循环交变应力作用下地铁车体易产生疲劳损伤。依据《BS EN12663:2010铁道应用——轨道车身的结构要求》,完成车体满载工况下的强度校核;利用SImpack软件建立车体多体动力学模型,获得枕梁处的载荷-时间历程;利用雨流计数法获得了循环载荷谱,根据Miner损伤理论对车体疲劳寿命进行分析。结果表明:A型地铁的强度与疲劳寿命均满足设计要求。

基于递归Gibbs-Appell的柔性空间机器人建模与特性分析

利用递归Gibbs-Appell方法研究了多重柔性的空间机器人动力学建模与特性分析。首先,根据Timoshenko beam theory与集中刚度分别对连杆与关节进行柔性描述,其次,利用旋转矩阵R_(3×3)与平移向量L_(1×3)的简化了齐次变换矩阵T_(4×4)以降低递推运动学难度,利用递归Gibbs函数与势能函数推导了柔性空间机器人的逆向动力学模型,再次,利用反向递归法获取了惯量矩阵与耦合矩阵,并构建了正向动力学模型。最后数值仿真结果表明,Matlab与Adams的仿真结果相对偏差不超过0.1%,Z弯曲变形相对于X剪切变形与Y扭转变形数量级超过了10^(3),这验证所建模型的正确性。在一定范围内,关节刚度增加50 N·m/rad时,连杆最大变形增量不超过1.5×10^(-3)m,关节摩擦成5倍增长时,连杆最大变形增量不超过2×10^(-3)m,帆板的增量变形具有相同变化趋势。

秸秆收集机捡拾器仿真优化设计

为提升玉米秸秆的利用率,以4JQH-120型号秸秆收集机为研究对象,通过选择不同刀具和排列方式设计三种能够与之搭配工作的捡拾器,分别是刀具都为“Y”型刀,采用双螺旋排布;刀具为锤爪和“Y”形刀依次混装,采用双螺旋排布;刀具为锤爪和“Y”形刀对称混装,采用双螺旋排布。通过ANSYS分别对三种捡拾器进行模态分析,仿真结果表明:最低阶数的固有频率为186.09 Hz,不在设计频率31.67~38.33 Hz内,不会产生共振。选定捡拾器种类、捡拾器转速和行驶速度3个因素,进行三因素三水平正交试验,利用EDEM-RecurDyn对捡拾装置部分进行联合仿真,明确秸秆被捡拾、破碎的机理。仿真结果表明:各捡拾器均不会发生应力变形;搭载DC捡拾器,在转速为2300 r/min、行驶速度为0.6 m/s时,秸秆捡拾率最高,达81.85%。该研究可以为玉米秸秆收集机以及其他作物捡拾器的优化提供参考。

基于控制杆的太阳帆姿态控制研究

针对由控制杆、反作用飞轮、有效载荷和太阳帆所组成的太阳帆航天器多体系统,从物理模型出发,利用拉格朗日方程建立了多体航天器的姿态动力学模型。对该类太阳帆航天器的系统能控性和稳定性进行分析,并通过数值仿真对太阳帆航天器三轴姿态控制的响应特性和行星际轨道转移过程中姿态控制效果进行研究。研究结果表明,在行星际飞行中利用顶部带有载荷的控制杆和反作用飞轮来对太阳帆航天器进行三轴姿态控制的方法是可行的。

舰船摇摆环境飞机牵引车牵引特性仿真分析

为了研究舰船摇摆环境下飞机牵引车的牵引特性,通过对一辆舰载牵引车的实际测试,基于Virtual.Lab Motion软件平台建立了该牵引车的多体动力学模型.经过各种仿真试验,从牵引速度、牵引力及附着力3个主要方面分析了舰船摇摆运动对牵引车牵引特性的影响规律,初步掌握了舰船横摇、纵摇和垂荡及舰船摇摆中心、幅值和周期等因素对飞机牵引车的牵引力、速度和加速度的影响规律,验证了舰载牵引车牵引特性设计的合理性,同时为其他轮式舰载车辆的设计和使用提供了参考.

风力发电机组结构建模研究进展

基于分析力学建模、基于多体动力学建模和基于有限元法建模是3种常见的风力发电机组结构建模方法。从历史以及逻辑的角度对这3种建模方式进行了梳理,给出了各自的共同特征与发展前景,并对三者进行了系统比较,为风力发电机组结构建模提供参考。

平尾偏转对飞机着陆滑跑性能的影响

为了考察平尾偏转角度对飞机着陆滑跑性能的影响,通过计算流体力学进行气动数据储备,利用多体动力学建模方法,建立了能够反映飞机气动特性随迎角和平尾偏角变化而变化的飞机着陆滑跑动力学模型,在不同的飞机平尾偏转工况下进行了着陆滑跑仿真计算。经过验证,该动力学模型能够较好地反映飞机着陆滑跑时不同平尾偏转角度下动力学特性,仿真结果表明平尾前缘下偏(拉杆)能够有效缩短着陆滑跑距离。

多工况融合电机械制动关键部件疲劳寿命分析

轨道交通技术的发展对制动系统的电气化与智能化提出了更高的要求,电机械制动系统必将成为新一代制动系统的发展方向。以踏面电机械制动单元为研究对象,采用Matlab/Simpack联合仿真,建立电机械制动单元-车辆-轨道-控制耦合模型,获得地铁车辆启动加速、惰行、减速以及制动等运行工况下的时间-载荷历程。采用雨流计数法,统计并给出载荷谱。运用Miner损伤理论,综合电机械制动单元工作时载荷情况,进行丝杆服役寿命分析计算,静应力分析表明,踏面电机械制动单元最大应力为261 MPa,第一圈滚珠与丝杠的接触位置,考虑车轮和闸瓦同时磨耗到限状态下,最大应力为301 MPa,出现在第一圈滚珠与丝杠的接触位置。其理想状态下的服役寿命约为6.34年,而基于多工况融合其服役寿命约低于4.41年,需进一步优化。

臂架管路材料参数识别和曲率半径仿真分析

本文描述了如何通过Flexible Pipe软件识别管路材料参数和曲率半径。基于臂架管路位置坐标对其材料参数进行,通过反复迭代不断调整材料参数,使得管路实际姿态和仿真姿态互相重合或接近,从而识别管路材料参数。管路曲率半径的识别包括两部分内容,一是定义臂架机械的多体运动学仿真模型,二是将管路和多体模型关联,得到臂架机械运动过程中的管路姿态,通过管路曲率半径识别,可在研发阶段仿真得到管路姿态,减少后续物理样机的试验成本。

大射电望远镜馈源支撑系统索拖动响应分析

根据500m口径球面射电望远镜(FAST)设计方案,基于系统动力学建模方法,建立了馈源支撑系统的机械模型。采用此模型进行了拖动状况下系统的动力响应分析,研究了不同拖动速度及阻尼索各种阻尼取值下馈源的动力响应。同时对拖动扰动及风载荷的对系统响应的影响情况进行了对比分析。