刚柔耦合模型

摘要： 传统升降机多采用链传动和钢丝绳传动的方式,存在占用空间大、运行平稳性差、噪声大和维修保养量大等问题。以显示器自动化生产线的功能需求为背景,根据其工艺要求,设计了一种采用同步带传动的具有换向移载装置和横向移载功能的多进多出型升降机。在此基础上,基于多体动力学理论构建了升降机刚柔耦合模型,利用ADAMS(automatic dynamic analysis of mechanical systems,机械系统动力学自动分析)软件对升降机的动态特性进行仿真分析,对同步带传动系统和载货台的运行稳定性进行研究。结果表明:所设计的同步带传动机构能够满足显示器自动化生产线多进多出的功能需求,且运行平稳性较好;载货台的位置累积误差小于7 mm,运行速度误差小于1%,可以获得较高的定位精度;导向装置在传动过程中能抵消负载力矩,使传动平稳,保证了配重和载货台在升降过程中的稳定性。研究结果为同步带传动升降机在自动化生产线中的良好应用提供了一定的理论参考依据。

摘要： 悬架综合性能和整车操纵稳定性及乘坐舒适度密切相关。针对某款国产车型的悬架综合性能验证,借助Adams/Car软件模块,建立了具有柔性稳定杆子系统的前悬架模型和具有柔性体扭力梁子系统的后悬架模型,形成刚柔耦合的整车悬架系统模型。将车轮位移和受力约束分别施加在悬架系统上,进行动力学及弹性运动学分析,得到不同特性下的车轮定位参数。仿真结果显示,仿真数值和实车K&C试验数据基本一致,悬架综合性能相比于对标车车型更加优化;同时,进一步开展稳态回转路试,从侧倾加速度、不足转向度和车厢侧倾度三个维度,验证整车路试稳态特性满足设计要求,具备良好的运动特性。

摘要： 针对传统的载货汽车动力学模型在整车平顺性仿真分析时,存在的仿真精度低、仿真效率慢等问题,应用HyperMesh软件建立柔性车架,导入到ADAMS软件中建立刚柔耦合整车动力学模型;并通过实车道路试验,验证所建立的刚柔耦合整车模型的正确性。选取驾驶室前、后悬置参数和前、后桥处的减振器特性曲线参数为设计变量,通过灵敏度分析,筛选出优化参数,以驾驶室座椅导轨处的垂向加速度有效值(RMS)为输出响应,用最小二乘法在MATLAB中拟合出响应面近似模型。利用粒子群优化算法对响应面近似模型在优化参数可行域内寻优,给出了优化结果。结果表明,载货汽车行驶平顺性得到了较明显改善。

摘要： 混凝土泵车泵送过程中的整机稳定性直接影响其作业性能和施工安全,提出动态稳定性系数作为泵车作业过程中整机稳定性变化的评价指标。基于有限元软件HyperWorks和动力学分析软件ADAMS,建立了某型号混凝土泵车整机的刚柔耦合动力学模型。对臂架施加泵送激励进行整机动力学仿真,得出了泵车动态稳定性系数的变化规律。结果表明:动态稳定性系数与静态稳定性系数相比下降9.05%。该方法对分析泵车整机作业稳定性和安全性具有工程应用价值。

摘要： 为进一步提升采煤机截割部的截割性能,重点开展了采煤机截割部的基础研究。基于MATLAB和ADAMS软件建立截割部电机的机电联合模型,通过迭代流程对其滚筒受力和截割速度进行仿真,对截割部刚柔耦合及扭矩轴模态进行仿真分析,为后续扭矩轴的优化设计提供支撑。

摘要： 车轮多边形通过轮轨接触产生高频激励,会加剧高速转向架的振动、恶化结构部件振动环境,显著影响高速车辆的动力学性能和疲劳寿命。建立了考虑柔性轮对与构架的高速车辆刚柔耦合动力学模型,并开展台架试验验证,通过仿真探究前后轮对多边形相位差、多边形激扰频率与波深对构架振动特性的影响。结果表明:双轮对车轮多边形激励下的构架振动响应大于单轮对激励,但在激励引起构架结构模态共振时二者之间的差距会减小;前后轮对多边形的相位差会引起构架振动的相位差,但对振幅大小无明显影响;在同一激扰频率下,多边形波深越大,构架的振动越大。本研究可为多边形产生和传播机理及抑制措施提供参考。

摘要： 当行星齿轮箱存在太阳轮与太阳轮轴承复合故障时,太阳轮轴承故障信号微弱,容易被太阳轮故障信号淹没。为了在强大的太阳轮故障信号的背景下高效提取微弱的轴承故障信号,开展了行星齿轮箱太阳轮与太阳轮轴承复合故障动力学响应研究。以单级行星齿轮箱为研究对象,利用ADAMS动力学分析软件,构建包含太阳轮断齿以及太阳轮轴承外圈局部损伤的行星齿轮箱刚-柔耦合动力学模型,该模型保留了轴承滚动体与保持架的6个自由度,并且考虑了齿轮与轴承的耦合作用。基于所建立的刚-柔耦合动力学模型,提出了太阳轮轴承外滚道故障特征增强方法。该方法基于外滚道损伤-滚动体冲击力方向在轴承旋转过程中基本不变的原理,将垂直放置的两个加速度传感器采集的振动信号转换到极坐标系,通过分析坐标点在极坐标系中的分布情况来对复合故障下太阳轮轴承外滚道表面损伤进行诊断。结果表明,使用该方法能够对频谱分析不能诊断的太阳轮轴承外滚道故障进行特征增强。

摘要： 台架试验预测汽车疲劳耐久性,需要以道路可靠性行驶试验获得的载荷数据为基础编制的载荷谱作为输入,实车道路测试存在试验周期长、成本高、测点受车体结构限制等缺点。现以前副车架为例,以某企业乘用车和某试验场路面为实际,应用Hyper-Works软件与Adams软件建立控制臂和副车架为柔性体的整车刚柔耦合模型以及3D虚拟路面,研究并提取控制臂轴头处载荷谱以及轮心加速度谱,利用Glyph-Works软件对仿真加速度谱与实测轮心加速度谱进行功率谱密度分析。研究结果表明,虚拟试验具有较高有效性,仿真提取的载荷谱精度可靠。

摘要： 阐述了子结构模态综合法的分析步骤和改进Craig-Bampton模态综合法,基于Virtual.Lab Motion的刚柔耦合多体动力学分析流程,建立了将某卫星成像仪主体结构作为柔性体的刚柔耦合动力学模型.对模型施加随机、正弦扫频和冲击三种激励,并分别进行各工况下的强度分析,通过结构等效应力云图判断结构最大应力位置,并校核结构强度.在此基础上,基于模态参与因子对主体结构进行优化,结果表明,优化后的结构最大应力位置不变,等效应力大幅降低,满足强度要求.

摘要： 针对跨坐式单轨车辆受电弓在运行时出现断弓的问题,依靠固定界面模态综合法,建立该型跨坐式单轨车辆弓网刚柔耦合多体动力学模型,并通过与测试试验的对比验证了模型的正确性.探讨了各杆件的动应力响应,得到了各杆件的振动特性,并采用准静态应力叠加法对受电弓进行了疲劳强度分析.仿真结果与该型单轨受电弓的实际断弓位置相吻合,从而验证了基于刚柔耦合模型对受电弓进行疲劳分析的正确性.

摘要： 在Adams/Car环境中建立某车麦弗逊前悬架的多刚体模型和刚柔耦合模型,分别对其进行双轮同向激振仿真,分析车轮定位参数的变化规律.结果证明刚柔耦合模型和多刚体模型分析结果基本一致.针对车轮定位参数变化规律的不合理性,利用Adams/Insight对悬架部分硬点进行灵敏度分析并优化硬点坐标,使车轮定位参数在一定的范围内变化,改善悬架的性能.

摘要： 以某微型乘用车为研究对象，在ADAMS软件中建立了整车多刚体动力学模型，利用HYPERMESH对副车架和后悬架扭转梁划分网格，并在PATRAN、NASTRAN有限元软件中对它们进行模态分析，生成的中性文件导入ADAMS中建立起整车刚柔耦合模型。在此基础上，以悬架隔振为目的，进行了悬架刚度、阻尼的匹配分析，讨论了匹配结果对路面中高频激励传递的影响。分析结果可以为悬架优化设计提供参考。

摘要： 为了分析结构振动疲劳载荷,给出了一种基于刚柔耦合模型的系统级虚拟迭代方法.在ADAMS中建立汽车前端框架及冷却模块的刚柔耦合多体动力学模型,以试验场强化耐久路面实测加速度信号作为响应,完成全路面下的虚拟迭代,输出模态应力和模态坐标,为前端框架动应力恢复和振动疲劳分析技术提供输入.本文为系统级的振动疲劳分析提供了新的解决思路.

摘要： 半潜式支持平台+作业平台”联合作业新型开采模式日益受到国际各大油公司的青睐.模块化钻井设备的吊运安装是此种作业模式的一个重要环节.针对上述问题,本文提出基于建立刚柔耦合模型的多体力学分析方法,通过多体系统仿真对某海况下的吊运过程进行分析研究,得出了吊钩与吊物的位移变化曲线,并与相应的岸上吊运操作结果进行了对比分析.分析结果可以作为海上吊运设计的设计输入,为此类问题的研究提供了一种新的指导方法.

摘要： 高速列车运行过程中的振动直接影响着列车运行安全性和乘客乘坐的舒适性,由于列车轻量化设计及高速化运行,列车各部件弹性振动,尤其是车体的弹性振动,引起的安全性与舒适性问题越来越突出.本文针对高速列车系统中的弹性振动问题,通过建立二维贝努利欧拉梁模型,系统研究了车辆在轨道激扰条件下的动力学行为.研究过程中,首先建立考虑车体弹性的车辆动力学模型,采用频域分析方法,分析车辆运行过程中的振动特性与规律,为减小车体振动及提高运行平稳性提供依据和方法.

摘要： 履带车辆行动系统承受战斗载荷、冲击载荷以及其它各种复杂的随机载荷，使许多构件上都产生动态应力，引起疲劳损伤。在通过HyperMesh 建立扭力轴有限元模型的基础上，利用虚拟样机技术，建立整车刚柔耦合模型。通过实车试验，测试履带车辆行驶过程中的振动加速度信号，验证了该模型的有效性。对整车载荷进行虚拟测试，根据所测得负重轮轮轴上的力和车体上特定测点的加速度，推导得出特定工况下二者之间的统计函数关系。用推导出的车轮轮轴处受力作为输入对象，分析扭力轴某节点处的受力情况，并对其进行统计，编制载荷谱。

摘要： 本文利用虚拟样机技术，建立了某新型坦克架桥车整车刚柔耦合模型，通过在各种典型工况下的虚拟试验测试，考核架桥车车体侧甲板减薄方案的车体结构应力分布和主要薄弱部位。虚拟试验结果表明，车体侧甲板减薄后，其结构强度完全满足车辆的使用要求，该方案可以在正样车上使用。

摘要： 以柴油机曲柄连杆机构为研究对象,基于虚拟样机技术和柔性多体动力学理论,建立了曲轴、连杆、活塞和飞轮的刚柔耦合动力学模型.载荷边界条件采用实测的示功图和负载数据,计算得到了曲柄连杆机构一个工作循环中各约束副的载荷时间历程,以及曲轴、连杆的动态应力,计算结果比传统静态分析方法更有实际应用价值.

摘要： 以柴油机曲柄连杆机构为研究对象,基于虚拟样机技术和柔性多体动力学理论,建立了曲轴、连杆、活塞和飞轮的刚柔耦合动力学模型.载荷边界条件采用实测的示功图和负载数据,计算得到了曲柄连杆机构一个工作循环中各约束副的载荷时间历程,以及曲轴、连杆的动态应力,计算结果比传统静态分析方法更有实际应用价值.

摘要： 以柴油机曲柄连杆机构为研究对象,基于虚拟样机技术和柔性多体动力学理论,建立了曲轴、连杆、活塞和飞轮的刚柔耦合动力学模型.载荷边界条件采用实测的示功图和负载数据,计算得到了曲柄连杆机构一个工作循环中各约束副的载荷时间历程,以及曲轴、连杆的动态应力,计算结果比传统静态分析方法更有实际应用价值.

摘要： 本发明公开了一种刚柔耦合运动平台的扩张状态观测器‑模型预测控制方法，包括：建立刚柔耦合运动平台的动力学模型，并基于此提出适用于刚柔耦合运动平台的预测模型；利用所述预测模型，设计适用于刚柔耦合运动平台高精密控制过程中的滚动优化，其中，将预测输出与运动规划输入之间的累计误差定义为优化目标函数；将扩张观测器应用于预测模型的反馈技术中，形成闭环的控制算法。本发明针对高精度控制，结合柔性铰链的特点，提出了一种基于ESO反馈的MPC控制方法，利用ESO的反馈，使模型预测可以实时获取刚柔耦合运动平台受到的扰动，从而得到控制优化的最优解，以提高控制效果。

摘要： 本案涉及作旋转运动Mindlin板的高次刚柔耦合动力学仿真模型，其采用浮动坐标法描述中心刚体‑Mindlin板上任一点的位移场、速度场和角速度场；基于Mindlin板理论，考虑剪切变形和板面内变形的非线性耦合项；采用无网格径向基点插值法对矩形板的变形场进行离散；保留动能中有关非线性耦合项的所有高阶量，通过构造高阶形函数避免径向基点插值法中出现的剪切闭锁现象；运用第二类Lagrange方程建立中心刚体‑Mindlin板系统的高次刚‑柔耦合动力学方程；采用Newmark法求解动力学方程，得到矩形板内任一点任意时刻的动力学响应。本案的仿真模型具有适应性广、精度高的优点。

摘要： 本发明提供一种基于响应面模型的射流盘刚柔耦合装配分析方法，包括步骤：S1：基于射流盘的装配过程整理装配工艺参数；S2：选定与工作性能相关的关键特征尺寸参数；S3：基于射流盘的装配模型的复杂度和装配模型的输入输出变量数目，选择响应面性能函数作为拟合目标；S4：建立响应曲面试验组；S5：进行射流盘的装配实验；S6：响应面模型的迭代求解；S7：预测装配后射流盘的装配体的工作性能。本发明的一种基于响应面模型的射流盘刚柔耦合装配分析方法，在不同的装配工艺参数条件下，分析射流盘薄板零件在装配过程中的尺寸参数变化，实现装配性能的预测，优选工艺参数，减少制造成本、提高射流盘的一次生产合格率。

摘要： 本发明是一种支持CAD模型导入与网格划分的刚柔耦合多体动力学通用化仿真方法。本发明涉及计算机仿真领域，本发明将已有三维模型导出为含有位置信息的.STL格式文件，用于刚体部分的描述，并用URDF模型引用；针对柔性体部分使用Gmsh进行网格划分，生成.msh模型文件；用.msh模型文件将URDF模型中的刚体部分进行替换；在MBDyn的.mbs配置文件中进行刚柔耦合处理以及模型调用，同时可以施加驱动；将.mbs配置文件导入MBDyn中进行多体动力学仿真，生成仿真动画，输出仿真结果。本发明利用Gmsh对柔性体部分进行网格划分，而不影响刚性体结构部分，最后同时输入求解器进行计算，做到了合理高效的刚柔划分与刚柔耦合。

摘要： 本发明公开了一种刚柔‑机电耦合的风机齿轮‑发电机动力学模型建模方法，包括采用三维设计软件构建齿轮箱、发电机的实体结构模型；采用有限元软件对实体模型进行缩聚，获取箱体结构的缩聚刚度矩阵与质量矩阵，形成箱体单元；结合齿轮箱各轴系实际尺寸，建立柔性轴模型，形成轴单元；根据齿轮系统具体参数，采用集中参数法，构建齿轮的动力学模型，形成啮合单元；通过有限元软件计算轴承的支撑刚度，形成轴承单元；通过有限元软件计算发电机的空间气隙磁密，计算发电机定子齿处的径向、切向电磁力波以及电磁转矩，形成外载荷向量；将上述子单元进行组装，形成刚柔‑机电耦合的风机齿轮‑发电机动力学模型。

摘要： 本发明公开了一种刚柔耦合运动平台的扩张状态观测器‑模型预测控制方法，包括：建立刚柔耦合运动平台的动力学模型，并基于此提出适用于刚柔耦合运动平台的预测模型；利用所述预测模型，设计适用于刚柔耦合运动平台高精密控制过程中的滚动优化，其中，将预测输出与运动规划输入之间的累计误差定义为优化目标函数；将扩张观测器应用于预测模型的反馈技术中，形成闭环的控制算法。本发明针对高精度控制，结合柔性铰链的特点，提出了一种基于ESO反馈的MPC控制方法，利用ESO的反馈，使模型预测可以实时获取刚柔耦合运动平台受到的扰动，从而得到控制优化的最优解，以提高控制效果。

摘要： 本发明公开了一种刚柔耦合模型的参数化建模方法，包括建立刚体部件模型；建立柔性体模型的APDL宏文件；构建刚柔耦合系统参数化图形用户界面；界面中输入柔性体参数，对APDL宏文件进行读取、修改与更新；执行更新后的APDL宏文件建立柔性体模型；输入刚性体模型参数，重构刚体模型并导入柔性体模态中性文件，生成包含刚柔耦合动力学仿真模型的命令文件；导入命令文件，加载虚拟样机模型，进行动力学仿真分析，输出仿真结果；根据仿真结果，输出最佳仿真数据并保存数据文件。本发明的方法可实现柔性体的参数化建模以及刚柔耦合模型的自动创建，整个过程无需人工干预，解决了工程实际中柔性体难以参数化的问题，提高了建模效率，具有很好的工程应用价值。

摘要： 本发明提供了一种基于标定修复刚柔耦合模型的机械臂末端位置误差补偿方法，包括以下步骤：步骤一，基于D‑H建立运动学模型；步骤二，进行D‑H参数以及关节角度误差敏感度分析；步骤三，建立误差模型及参数辨识；步骤四，进行运动学参数标定；步骤五，建立机器人柔性关节模型。步骤六，建立机器人柔性连杆模型。步骤七，建立机器人综合刚柔耦合模型。本发明对机器人结构参数误差与非结构参数误差同时进行补偿，同时具有一定的通用性，解决了复杂工况下建筑机器人装配作业过程中载荷及环境不确定信息下的误差补偿问题，在成本一定的条件下，提高了误差补偿模型的精度与效率。

摘要： 本发明提供了一种六自由度工业机器人刚柔耦合模型建模仿真方法，包括：建立工业机器人刚体模型；将刚体模型导入ADAMS，设定单位属性和材料属性；依据运动学模型建模方法，基于MATLAB机器人工具箱对机器人在关节空间进行轨迹规划，输出关节驱动函数；在ADAMS中添加运动副约束和关节驱动函数，进行运动学仿真；将关键部件导入ABAQUS，分配部件材料属性、创建分析步与约束条件，建立关键部件柔性化后的模态中性文件，作为柔性体部件；将柔性体部件替换刚体模型中的相应部件，生成工业机器人刚柔耦合模型，进行刚柔耦合模型动力学仿真。本发明便于综合研究机器人末端运动学和动力学参数的变化规律，节省仿真时间、提高效率。

摘要： 本发明公开了一种刚柔耦合模型的参数化建模方法，包括建立刚体部件模型；建立柔性体模型的APDL宏文件；构建刚柔耦合系统参数化图形用户界面；界面中输入柔性体参数，对APDL宏文件进行读取、修改与更新；执行更新后的APDL宏文件建立柔性体模型；输入刚性体模型参数，重构刚体模型并导入柔性体模态中性文件，生成包含刚柔耦合动力学仿真模型的命令文件；导入命令文件，加载虚拟样机模型，进行动力学仿真分析，输出仿真结果；根据仿真结果，输出最佳仿真数据并保存数据文件。本发明的方法可实现柔性体的参数化建模以及刚柔耦合模型的自动创建，整个过程无需人工干预，解决了工程实际中柔性体难以参数化的问题，提高了建模效率，具有很好的工程应用价值。