多學(xué)科仿真模型集成與行為同步方法及其在盾構(gòu)裝備中的應(yīng)用.pdf

1、現(xiàn)代裝備大多是復(fù)雜的多學(xué)科耦合作用系統(tǒng),其設(shè)計(jì)和制造涉及機(jī)械、電子、液壓、土木、控制等多個(gè)領(lǐng)域,作業(yè)環(huán)境也十分復(fù)雜且多變,受到應(yīng)力場(chǎng)、溫度場(chǎng)、滲電磁場(chǎng)、流場(chǎng)等多場(chǎng)耦合作用。上述特點(diǎn)決定了復(fù)雜裝備設(shè)計(jì)研發(fā)需要漫長(zhǎng)的周期和巨大的費(fèi)用,采用虛擬樣機(jī)仿真技術(shù)可以減少物理樣機(jī)制作次數(shù),大大縮短開(kāi)發(fā)周期和降低開(kāi)發(fā)成本。同時(shí),多場(chǎng)耦合的影響導(dǎo)致對(duì)單一學(xué)科的仿真驗(yàn)證無(wú)法準(zhǔn)確地反映真實(shí)的系統(tǒng)作用機(jī)理,設(shè)計(jì)中往往需要對(duì)裝備各子系統(tǒng)涉及的多個(gè)學(xué)科仿真進(jìn)行集成

2、。
　　 本文主要研究了復(fù)雜裝備多學(xué)科仿真集成中的模型集成、非匹配網(wǎng)格參數(shù)傳遞和仿真行為的驅(qū)動(dòng)與同步等問(wèn)題,并在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了復(fù)雜裝備多學(xué)科仿真集成平臺(tái)中的模型集成和行為同步模塊,研究成果在盾構(gòu)裝備的仿真集成中得到應(yīng)用。
　　 全文組織結(jié)構(gòu)如下:
　　 第一章主要介紹了復(fù)雜裝備多學(xué)科仿真集成中的若干關(guān)鍵技術(shù),介紹了這些技術(shù)的研究歷史及應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀,討論了目前存在的問(wèn)題,給出了本課題的研究意義與研究?jī)?nèi)容。
　

3、　 第二章研究了基于層信息關(guān)聯(lián)的復(fù)雜裝備多學(xué)科仿真模型集成方法。針對(duì)目前的模型描述方法只適用于單一應(yīng)用的現(xiàn)狀,提出了分層信息關(guān)聯(lián)的仿真模型描述方法,并以動(dòng)力學(xué)模型和有限元模型為例,給出了層間信息關(guān)聯(lián)的流程,實(shí)現(xiàn)模型的統(tǒng)一構(gòu)建和邊界條件的一致,針對(duì)盾構(gòu)裝備提出了各學(xué)科仿真之間的參數(shù)傳遞路徑,基于此開(kāi)發(fā)了復(fù)雜裝備多學(xué)科仿真模型集成管理系統(tǒng),以全斷面大型掘進(jìn)裝備為例構(gòu)建和集成了相關(guān)子系統(tǒng)的仿真模型。
　　 第三章研究了基于緊支徑向基

4、函數(shù)的非匹配網(wǎng)格載荷傳遞方法。非匹配網(wǎng)格的載荷傳遞是進(jìn)行多場(chǎng)耦合分析的關(guān)鍵,借鑒了界面單元法的界面單元構(gòu)造思想,并在其基礎(chǔ)上引入緊支徑向基函數(shù)插值法,同時(shí)針對(duì)有限元法的特點(diǎn)對(duì)插值距離進(jìn)行了基于拓?fù)涞母倪M(jìn),提出了新的載荷傳遞方法,并將算法應(yīng)用到盾構(gòu)刀盤(pán)和土體相互作用過(guò)程的分析中,對(duì)不同地質(zhì)中刀盤(pán)的應(yīng)力分布以及土體被切削的過(guò)程進(jìn)行了仿真,對(duì)算法進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　 第四章研究了基于參數(shù)驅(qū)動(dòng)的復(fù)雜裝備多學(xué)科仿真行為同步方法.首先根據(jù)仿真

5、特點(diǎn)對(duì)裝備的仿真行為進(jìn)行了分類(lèi)并分別闡述了各類(lèi)行為的定義方法,然后重點(diǎn)介紹了參數(shù)引擎,提出了基于參數(shù)的仿真行為驅(qū)動(dòng)和通過(guò)插值的異構(gòu)仿真不長(zhǎng)同步方法,最后通過(guò)盾構(gòu)裝備掘進(jìn)過(guò)程中土體變形仿真的實(shí)例驗(yàn)證了該仿真行為同步方法的有效性。
　　 第五章介紹了復(fù)雜裝備仿真集成平臺(tái)的平臺(tái)界面和核心功能模塊,展示了平臺(tái)模型集成模塊的CAD、CAE數(shù)據(jù)導(dǎo)入和轉(zhuǎn)換,特征元素編輯等功能,以及行為同步模塊的行為編輯、驅(qū)動(dòng)和同步等功能,并給出了在盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)