高速列車多體動力學(xué)參數(shù)提取與模型轉(zhuǎn)換關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、高速列車是典型的復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)。動力學(xué)分析與仿真是研制高速列車的關(guān)鍵,其影響車輛運(yùn)行的安全性和舒適度,也關(guān)系到列車運(yùn)行速度是否能提高。動力學(xué)模型的構(gòu)建是高速列車系統(tǒng)動力學(xué)分析與仿真的關(guān)鍵技術(shù)。目前,針對復(fù)雜產(chǎn)品建立動力學(xué)模型的方法主要是由用戶抽象出所研究的對象在動力學(xué)分析專業(yè)軟件自帶的模塊中進(jìn)行構(gòu)建,或者將設(shè)計(jì)幾何模型通過專業(yè)接口或中間格式導(dǎo)入動力學(xué)分析專業(yè)軟件,然后交互定義多體動力學(xué)參數(shù)以及運(yùn)動副等信息。手工交互構(gòu)建動力學(xué)模型的方法耗時(shí)

2、、容易出錯。本文針對上述問題,研究了設(shè)計(jì)幾何模型至多體動力學(xué)模型的轉(zhuǎn)換關(guān)鍵技術(shù),并且使用CAA二次開發(fā)技術(shù)在CATIA系統(tǒng)中進(jìn)行了相關(guān)功能模塊的開發(fā),以提高構(gòu)建多體動力學(xué)模型的效率。
　　 第一章首先綜述了設(shè)計(jì)幾何模型至多體動力學(xué)模型轉(zhuǎn)換涉及的關(guān)鍵技術(shù)與國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,包括設(shè)計(jì)幾何模型中進(jìn)行多體動力學(xué)參數(shù)的提取、抽象簡化模型的構(gòu)建、裝配約束信息的重用以及定義由彈簧、阻尼等構(gòu)成的懸掛系統(tǒng)信息。討論了上述技術(shù)目前存在的問題,給出了課

3、題來源與研究內(nèi)容,并介紹了本文的內(nèi)容安排。
　　 第二章提出了基于屬性鄰接圖的多體動力學(xué)參數(shù)提取方法,以達(dá)到快速獲取多體動力學(xué)參數(shù)的目的。對于依附于零部件實(shí)體的多體動力學(xué)參數(shù),通過與預(yù)先設(shè)定的模板實(shí)體進(jìn)行相似度比較來獲取實(shí)體,然后對實(shí)體的屬性參數(shù)進(jìn)行提取。對于依附于幾何特征的多體動力學(xué)參數(shù),預(yù)先對模板模型中參數(shù)依附的特定幾何特征進(jìn)行標(biāo)記,若載入實(shí)體與模板模型結(jié)構(gòu)一致則直接獲取對應(yīng)標(biāo)記幾何特征的位置,然后進(jìn)一步計(jì)算獲得參數(shù),提高獲

4、取多體力學(xué)參數(shù)的效率。
　　 第三章研究了面向動力學(xué)模型的高速列車實(shí)體抽象簡化模型構(gòu)建技術(shù)。對高速列車模型的主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行抽象簡化,構(gòu)建簡化模型庫,通過選擇對應(yīng)的簡化模型合并成裝配體,將設(shè)計(jì)幾何模型的主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)及位姿映射至簡化模型裝配體,保持簡化模型與設(shè)計(jì)幾何模型在尺寸及位姿的一致。
　　 第四章研究了基于約束度的多體動力學(xué)模型機(jī)構(gòu)信息識別與提取方法。給出了平移和旋轉(zhuǎn)約束度的運(yùn)算規(guī)則,通過分析CATIA系統(tǒng)中各種裝配

5、約束及其相對應(yīng)的幾何元素與運(yùn)動約束度的映射關(guān)系,以及運(yùn)動副與運(yùn)動約束度及幾何元素的映射關(guān)系,實(shí)現(xiàn)從裝配約束信息到運(yùn)動副約束信息的轉(zhuǎn)換。對由彈簧、阻尼構(gòu)成的懸掛系統(tǒng)在動力學(xué)模型中的表達(dá)進(jìn)行了定義,定義內(nèi)容包括彈簧、阻尼的屬性及標(biāo)志點(diǎn)等,以便在動力學(xué)分析中使用。
　　 第五章介紹了高速列車數(shù)字化仿真平臺中多體動力學(xué)接口模塊的開發(fā)及實(shí)現(xiàn),使用CAA二次開發(fā)技術(shù)在CATIA系統(tǒng)中進(jìn)行多體動力學(xué)參數(shù)和主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)的提取、設(shè)計(jì)模型的簡化