机械多体系统动力学可视化仿真方法研究

应用低序体阵列描述多体系统拓扑构型 ,采用AutoDesk公司的MechanicalDeskTop(MDT)建立三维几何模型 ,使用AVI数字视频压缩技术对多体系统的运动过程进行可视化处理 ,实现多体系统动力学可视化仿真 .采用面向对象的程序设计方法 ,开发了集成化的软件系统MDAS .该系统可进行多体系统动力学计算、数据处理和多体系统可视化仿真 .最后 ,以带有太阳帆板的复杂卫星系统为例 ,对MDAS软件的合理性、有效性和正确性进行了分析验证 .

实现机械多体系统三维真实感图象方法的研究

基于Ｈｕｓｔｏｎ多体系统理论，应用低序体阵列建立了机械多体系统的空间拓扑结构链表，分析了多体系统中典型体的几何造型与数据结构，提出了Ｙ深度缓存动态组合体消隐算法。

面向与CAD几何引擎集成的机械多体系统逻辑模型研究

针对机械多体系统CAE与CAD几何引擎难以集成的问题 ,提出了一种机械多体系统逻辑模型 ,基于此模型 ,设计了逻辑模型与CAD引擎集成的接口和几何模型与逻辑模型一致性维护的算法。以上述技术为基础 ,实现了逻辑模型与ACIS几何引擎的集成 ,开发了一个机械多体系统CAE原型系统InteVPAS1.0。

机械多体系统运动功能可靠性研究

机械多体系统都存在不确定性问题,设计公差、装配误差、环境温度、摩擦磨损等因素使得机械系统具有不确定性。故机械多体系统的动力学响应也具有不确定性,因此有必要在系统建模时考虑不确定性参数因素的影响。文章提出采用机械多体系统运动功能可靠性的概念对动力学响应进行可靠性评价。机械多体系统运动功能可靠性定义为机械系统的某些关键部件的运动学参量满足预定容许范围的概率,这些参量包括位置、方向、速度、加速度等。文章还给出了常用运动功能可靠性的定义与计算方法。运动功能可靠性可用于评价机械系统的运动精度和实现特定运动功能的能力,并有助于指导机械系统的结构设计与优化。

机械多体系统计算机辅助分析的理论方法及其应用研究

系统地介绍了作者近年来在机械多体系统计算机辅助分析的理论方法及其在机构与机器人等机械多体系统中的应用方面所做的工作和成果,列举了进一步研究的课题及今后发展的趋势。

机械多体系统碰撞动力学的对称性和守恒量研究

为给复杂机械多体系统碰撞动力学问题的定量和定性分析提供一个强有力新工具,该文将现代分析力学中的对称性理论引入到机械多体外碰撞动力学研究中.首先,基于冲量动量法推导系统碰撞动力学的Euler-Lagrange方程;其次,引进群分析理论,根据不变性原则给出系统存在Noether对称性与Lie对称性的各自条件方程以及得到相应守恒量的形式,为动力学方程的解析积分理论提供了有效途径.最后以一平面开环两连杆机构的碰撞力学为例进行实际分析运用.研究表明,借助对称性和守恒量可以得到机械多体系统动力学更深层次的力学规律和运动特性,可为系统更精确的动态优化设计和先进控制奠定理论基础.

机械多体系统的约束分析

分析机械多体系统的约束类型及力学描述，阐明约束的力学性质．通过引入偏速度、偏角速度和约束微变空间等概念，形成机械多体系统的动力学方程，该方程为不含有未定乘子的Ｋａｎｅ方程．以平面三极摆为例，进行了算例分析．

机械多体系统计算机辅助分析的理论方法及其应用研究

系统地介绍了作者近年来在机械多体系统计算机辅助分析的理论方法及其在机构与机器人等机构多体系统中的应用方面所做的工作和成果,列举了进一步研究的课题及今后发展的趋势.

空间多体机械系统动态静力分析键合图法

从能量守恒的基本原理出发,讨论了键合图中的多通口元件MTF所具有的特性。以此为基础阐述了建立空间多体机械系统键合图模型的一般方法及其动力学原理。将运动副约束反力视作未知势源加在系统键合图模型相应的0-结处,有效地解决了微分因果关系及非线性结型结构所带来的十分困难的代数问题,推导出便于计算机自动生成的系统驱动力矩及运动副约束反力方程的统一公式,实现了计算机自动系统动态静力分析。实际算例表明了所述方法的有效性。

基于Bathe积分算法的机械系统多体动力学方程求解方法

准确与高效的求解算法一直是多体系统动力学领域的关键问题.重点研究了将Bathe积分算法应用于机械系统多体动力学方程的求解,将多体系统动力学方程整理为显含广义阻尼矩阵的一般形式.利用Bathe积分策略,推导了基于此形式动力学方程的求解流程,并将广义阻尼矩阵用于迭代计算时雅克比矩阵初值的选择,减少迭代计算次数.为了减小违约的影响,动力学方程中添加了Baumgarte违约稳定项.数值算例表明:利用Bathe积分算法求解多体系统动力学方程具有高准确性、良好的稳定性和较低的数值耗散,显含广义阻尼矩阵的动力学方程形式也使求解更加高效.

平面多体机械系统键合图模型及其动力学原理

从能量守恒的基本原理出发,讨论了键合图中的多通口元件MTF所具有的性质。以此为基础阐述了建立平面多体机械系统键合图模型的一般方法及其动力学原理。将运动副约束反力视做未知势源加在系统键合图模型相应的0-结处,有效地解决了微分因果关系及非线性结型结构所带来的十分困难的代数问题,实现了计算机自动建摸与仿真。实际算例表明了所述方法的有效性。

基于虚拟可靠性试验的多体机械系统分析方法

针对不确定因素影响下机械系统的疲劳失效问题,以往复式压缩机传动机构为研究对象,提出一种虚拟的可靠性试验方法。考虑到约束载荷、尺寸误差和材料强度等因素的随机性,利用CAD/CAE的参数化技术,基于虚拟可靠性理论实现虚拟样机的随机抽样;然后,采用非线性有限元分析程序ANSYS/LS-DYNA进行动态数值仿真分析,获得虚拟试验数据;最后,根据KS法分析数据分布类型,考核各关键零部件的可靠性,从而得到整个系统的可靠度,并且找出了系统的薄弱环节。该分析方法可为后续的故障预报和最优维护提供指导。

非惯性系平面多体机械系统键合图模型及其动力学原理

从能量守恒的基本原理出发,讨论了键合图中的多通口元件MTF所具有的性质。以此为基础阐述了建立非惯性系平面多体机械系统键合图模型的一般方法及其动力学原理。将运动副约束反力视做未知势源加在系统键合图模型相应的0—结处,有效地解决了微分因果关系及非线性结型结构所带来的十分困难的代数问题,实现了计算机自动建摸。实际算例表明了所述方法的有效性。

空间多体机械系统耦合动力学的键合图法

为提高多能域耦合空间多体系统动力学分析的效率及可靠性,提出了键合图法。从能量守恒的基本原理出发,讨论了键合图中的多通口元件MTF所具有的特性。以此为基础阐述了建立空间多体机械系统键合图模型的一般方法及其动力学原理。将运动副约束反力视做未知势源加在系统键合图模型相应的0-结处,有效地解决了微分因果关系及非线性结型结构所带来的十分困难的代数问题,推导出便于计算机自动生成的系统状态方程及运动副约束反力方程的统一公式,实现了计算机自动建模与仿真。实际算例表明了所述方法的有效性。

平面多体机械系统的随机稳定性及Hopf分岔分析

首先建立平面多体机械系统的随机非线性动力学模型,得到It随机微分方程,求解了系统响应扩散过程的转移概率密度函数相应的FPK方程.然后运用拟不可积Hamilton理论对平面多体机械系统进行Hopf分岔分析,利用Lyapunov指数和奇异边界理论对该系统的局部和全局稳定性分别进行讨论.最后通过模拟平稳概率密度函数和联合概率密度函数的图像验证了理论结果.

含铰链间隙的刚-柔机械臂动力学模型

根据Hertz接触定律和Coulomb摩擦定律,建立了含间隙平面旋转铰的力学模型;采用几何变形约束法和模态缩聚技术描述柔性机械臂的非线性变形;同时考虑两个旋转铰的间隙特性和柔性臂的弹性变形,最终采用Kane方程建立了含铰链间隙的刚-柔机械臂系统的动力学模型.

广义质量的空间算子代数描述

应用空间算子代数理论 ,研究机械多体系统广义质量的结构特点 ,研究表明广义质量可初步表示为 :M=HωMω* H* ,并进一步表示为 :M=[I+HωK]D[I+Hω K]* ,其逆矩阵可表示为 :M- 1 =[I-HK]* D- 1 [I-HK]。这种表示与牛顿第二运动定律和欧拉定律相互对应 ,具有简洁的数学表达和明确的物理意义 ,广义质量是正、反向动力学的重要参量 ,是联系旋量力和旋量加速度的桥梁 ,其理论依据源自通过旋量整合的牛顿第二运动定律和欧拉定律 ,即 d2 β/dt2 =M- 1 T′,旋量加速度等于广义质量的逆左乘旋量力。据此可形成对旋量加速度的高效递推算法 ,并为下一时刻的 ω,H,P,D,G,K等参数的正向动力学计算作准备。

航天器中含间隙机构非线性动力学问题及其研究进展

介绍了航天器中含间隙空间机构动力学的研究进展,论述了间隙非线性研究对新型航天器设计及在轨运行性能分析的重要意义,提出了待解决的若干含间隙空间机构动力学关键问题,其中包括空间机构间隙接触非线性动力学分析设计、在轨运行机构稳定性分析,以及在轨含间隙空间机构动力学性能全局预测模拟的仿真软件研制等.

The bond graph model of planar flexible multibody mechanical systems and its dynamic principle

In order to increase the efficiency and reliability of the dynamic analysis for flexible planar linkage containing the coupling of multi-energy domains, a method based on bond graph is introduced. From the viewpoint of power conservation, the peculiar property of bond graph multiport element MTF is discussed. The procedure of modeling planar flexible multibody mechanical systems by bond graphs and its dynamic principle are described. To overcome the algebraic difficulty brought by differential causality and nonlinear junction structure, the constraint forces at joints can be considered as unknown effort sources and added to the corresponding 0-junctions of system bond graph model. As a result, the automatic modeling on a computer is realized. The validity of the procedure is illustrated by a practical example.