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機械工程中多體動力學的運用進展

時間:2019-07-23 來源:湖北農機化 作者:李道力,于珈懿,高粼澤 本文字數:1795字

  摘    要: 隨著科技的不斷進步, 很多新的科學技術都被研發和應用, 多體動力學也作為一項高科技技術廣泛的應用在機械工程領域。機械工程領域的很多設備設計和產品研發都需要應用多體系統系統學的相關知識。據此, 重點闡述了多提動力學在機械工程領域的具體應用, 希望為同行提供一些參考。

  關鍵詞: 多體動力學; 機械工程; 技術應用;

  1、 多體動力學的概念及研究價值

  多體動力學的研究是建立在多個物體動力學上, 所以又稱之為多體系統動力學, 多個物體通過特定的鉸鏈連接起來, 形成一種復雜的系統。這些物體根據性質不同, 可以分為多剛體系統和多柔性多體系統。多體系統動力學的研究涵蓋了多種學科, 包括動力學、分析力學、有限元理論、連續介質力學、計算力學、控制理論等。

  多體動力學的研究具有重大價值, 它推動了機械工程行業的快速發展。多體系統動力學的中的機械系統仿真分析技術使用的最為廣泛, 其中有ADAMS和DADS兩個系統的應用, 這兩個系統可以對產品進行建模和求解, 從而預測產品的性能, 幫助實現產品最優化。尤其在機械工程領域的產品都是復雜的系統, 通過經典力學來求解很難達到理想的效果。現在多體系統動力學已經廣泛的應用在機械工程的很多領域。

  2、 多體動力學在機械工程領域的具體應用

  2.1、 多體動力學在航空航天領域的應用

  航空航天領域是我國重要的科學發展領域, 近年來也是不斷在技術上有突破, 成為世界航天航空技術領先的國家之一。多體動力學在航空航天領域有較廣泛的應用。飛機類似是一架精密的儀器, 里面的各個部件都是通過科學的設計, 才能到達完美的融合。飛機的機身設計、飛機零件制造、航空發動機等中都需要多體動力學的應用。比如飛機的外形設計, 主要分為繪圖、流體力學分析、力學分析、多體力學分析、系統控制幾個方面。有了多體動力學的分析, 可以很好的在計算機上建立飛機的模型, 從而對飛機模型進行最優化分析, 大大減少了人力物力的浪費, 也可以避免很多設計誤差。還有航空航天上各種復雜的設備零件等, 都可以設計后應用多體系統動力學進行建模然后分析, 得出最優方案, 從而應用到生產上。

  2.2、 多體動力學在機器人領域的應用

  機器人也是我國研究到較早的一項領域, 但是傳統的機器人有一個特點就是動作非常的機械化, 不夠靈敏。對機器人領域熟悉的人都知道, 機器人主要由機械部分、傳感部分和控制部分組成。而機械部分主要是剛性座、手部、腕部、臂部和3個關節組成, 這些組成在一起就是一個剛性多體系統, 剛性多體系統的運動軌跡和自由度有一定的局限性, 所以導致機器人的動作比較機械化。現在多體系統動力學的柔性多體系統可以很好的解決這個問題, 現在我國的材料工程技術也在不斷地發展, 所以越來越多的能滿足柔性多體系統的材料應用在機器人領域, 通過對柔性多體系統的建模和求解, 優化機器人的設計方案, 現在的很多機器人的動作靈敏度大大提升。

機械工程中多體動力學的運用進展

  2.3、 多體動力學在車輛工程領域的應用

  隨著汽車工業的不斷發展, 人們對汽車的安全性能、操縱穩定性和行駛平穩定及乘坐舒適性都有了越來越高的要求。但是, 車輛本身是一個復雜的多體系統集合, 人、車、環境為一體的相互作用, 傳統的設計方法是經過反復的測試和模擬, 才能達到最基本的要求, 而且不能滿足現在人們度車輛的要求。多體系統動力學的應用, 利用數字化樣機對車輛的動力學性能進行計算機仿真, 可以建立車輛模型、經過分析和求解, 很快的能得出最優方案。

  2.4、 多體動力學在機械數控機床領域的應用

  機械工程領域中的各個行業都嚴格的精確度要求, 尤其一些設備, 設備精確度高, 才能生產出合格的產品。機械數控機床就是屬于這類設備, 需要高度的精確度, 才能保證生產出的產品是符合要求的。機械數控機床是由主軸單元、回旋刀架、滾動導軌副、滾珠絲杠副幾個部分構成, 也是屬于剛性多體系統, 通過對該系統的參數分析在計算機上進行建模, 最后優化設計出的數控機床具有靜剛度和動剛度高、抗震性高、靈敏度高、熱變形小、自動化程度高及方便操作等優勢。

  3、 結束語

  隨著社會的不斷發展, 經濟水平不斷的提高, 人們對很多產品的性能也是越來越重視, 多體系統動力學能夠對產品進行虛擬同時預測其性, 這一技術使其得到了更多人的關注。尤其近年來, 多體動力學在機械工程領域廣泛應用, 大大推動了機械工程領域的發展。相關科研人員應該更加重視多體動力學研究, 使其能夠應用在更多的領域。

  參考文獻

  [1]郭娟.多體動力學在機械工程領域的應用[J].山東工業技術, 2016 (03) :88.

    論文來源參考:李道力,于珈懿,高粼澤,劉浩,莫艷燕,寧今明.多體動力學在機械工程領域的應用[J].湖北農機化,2019(12):33.
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