机械系统动力学仿真柔性体建模技术研究

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1、分类号学号2005611000230学校代码10487密级硕士学位论文机械系统动力学仿真柔性体建模技术研究学位申请人：姜自伟学科专业：数字化设计及制造指导教师：王波兴副教授龚雄讲师答辩日期：2007年5月29日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringResearchonFlexibleBodyModelinginMechanicalDynamicsSimulationSystemCandidate:JiangZiweiMajor:Dig

2、italDesignandManufacturingSupervisor:AssociateProf.WangBoxingLecture.GongXiongHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaMay,2007独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已标明引用的内容外，本论文不包含任何其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律

3、结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在______年解密后适用本授权数。本论文属于不保密□√。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要传统的多刚体动力学仿真实际是忽略机构运动中的变形的一种

4、理想化。随着现代机械系统向着高速、轻质化发展，必须考虑机构变形对整个系统运动的影响，这就对柔性体的动力学建模仿真提出了要求。本文在国家863计划(2004AA411010)和国家科技攻关计划(2004BA201A85)的资助下，对机械系统动力学仿真柔性体建模相关技术进行了研究，在多刚体仿真分析系统InteDyna2.0的基础上，开发了柔性体建模分析模块，并与原刚体建模分析系统整合，实现复杂机械系统刚－柔混合建模仿真分析。本文首先探讨了柔性体建模理论－浮动坐标法和模态叠加，给出了柔性体变形的模态表示形式，推导了柔性体的动力学方程；阐述了模态分析与部件模态综合的基本方法

5、，并在此基础上，提出了动力学仿真系统对柔性体模型输入数据的要求。以目前主流有限元软件广泛支持的柔性体模态中性文件(ModalNeutralFile,MNF)为模型输入文件，设计开发了数据导入接口。其次，分析了机械系统基本模型元素以及模型元素之间内在的拓扑关系，并着重探讨了柔性体部件的模型数据各部分组成及组织方式，实现了柔性体模型类；针对刚柔混合系统，简述了机械动力学仿真系统中约束与力学模型的表达和实现，给出了复杂机械系统的类体系结构。最后，针对仿真结果动画的要求和特点，对仿真结果数据进行重新组织，生成动画数据；结合计算机图形学、计算机动画技术，对仿真模型进行坐标变换

6、和视图变换，完成模型的动画显示。基于以上技术，采用VC++7.0开发工具，实现了机械系统动力学仿真柔性体建模模块，同时，该模块集成到机械系统多刚体动力学建模仿真平台InteDyna中，并以国内某汽车公司某款卡车车型在该平台上的整车建模仿真为例，验证了上述研究和实现方法的可行性和有效性。关键词：柔性多体动力学,模态中性文件,柔性体建模,仿真动画I华中科技大学硕士学位论文AbstractThetraditionalrigidmulti-bodysystem(MBS)dynamicsassumesbodiestoberigid.Inpractice,bodiessuffe

7、rsomedegreeofdeformation.Inthemajorityofthecasestherelativedisplacementsaresosmallthattheydonotaffectthesystem’sbehavior.However,inthecasesoflightweightspatialstructuresandmanipulatorsorhigh-speedmachinery,deformationwillinfluencethedynamicsofthosesystemsandcannotbeneglected.Thisthes