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多体系统动力学理论如何优化机械工程论文

多体动力学技术在机械工程领域的研究发展论文

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时间:2018-12-05 12:00点击: 次来源:好文学作者:编辑评论:- 小 + 大

摘要::多体系统动力学理论在机械工程中有非常广泛的应用。在机械工程中应用多体系统动力学理论,一种常见的方法就是构建有关模型,其具有简化计算难度的功效。而本文则对多体系统动力学理论实际应用、动力学分析以及机械臂分析做出了相应的介绍。

摘要:近年来, 随着机械工程、航空航天等高科技的发展,
以及许多新的学科不断发展和应用,
多体动力学在机械45号钢加工工程领域的应用也有所改变,
具有良好的动态和复杂机械系统的运动学和动力学特性,
对知识有着重要的意义。多体动力学是一种先进的技术,
根据机械工程领域中的位置和精度, 可以制造和设计出先进的机械,
并且提供了强有力的支持, 在机械工程领域的研究中可持续发展。

关键词:多体系统动力学理论;机械工程;模型

关键词:多体动力学; 加工工程领域; 应用;

随着现代社会的不断发展,机械工程在现代社会的应用越来越多。而在进行机械工程相关事宜研究时,多体系统动力学理论起到了很大的作用。又因为机械工程在计算方面是相当复杂的,因此相关人员应该对多体系统动力学理论有足够的重视。

多体动力学研究多体系统运动规律的科学,
多体系统动力学包括多刚体系统动力学和多柔体系统动力学。本文分析了多体动力学在机械45号钢加工工程领域中的应用,
通过建立多体动力学模型, 并详细分析了各方面的实际应用情况,
提出了相应的动力学研究了在工程领域的应用效果。

一、构建有关多体系统动力的模型

1 多体动力学

55402是不是永利网址,随着机械工程在现代社会的重要性不断地提升,多体系统动力在很多地方都有了应用。然而直接应用多体系统动力系统理论进行有关机械工程相关的分析是相当复杂的,因此相关人员必须使用一定的方法来简化计算上的难度。构建有关多体系统动力的模型就是简化计算难度的一个好方法。在机械系统中,其具有非常多复杂的部分。有时候,机械系统需要完成某一方面的功能,这就需要大量的部件之间协同工作。为了让大量部件能够更好地进行协同工作,相关人员必须要设置好有关部件的参数,例如:位置、速度等。在构建有关多体系统动力的模型时,相关人员需要注重以下几个方面:第一,选择合适的坐标系,建立模型后定义完整的约束。在选择合适的坐标系之时,相关人员一定要对坐标系的参照物做出挑选,使之满足具有变化小的特点。第二,选择合适的工具来简化模型的操作难度。由于机械工程相关的多体系统动力是非常复杂的,因此在实际的应用中,相关人员有可能会建立很多形式复杂的方程,例如:大量的微分方程。这时利用模型系统进行求解不仅是复杂的,其还有可能会耽误很多时间。为了解决这个问题,相关人员可以运用相关的工具包。当然,其也可以利用互联网技术来进行相关求解。第三,应用一些多体系统动力上的小技巧。在应用多体系统动力相关模型的时候,相关人员可以使用一些小技巧来简化对模型的操作。这就比如说:对于距离恒定的两个物体,相关人员可以选择刚体上随意的一点,使之形成三角坐标系,而这可以保持刚体结构上的稳定。当然,除了三角坐标系,相关人员也可以根据自己实际的需求而建设其他坐标系,例如:局部坐标系。第四,需要对多体系统动力中相关的理论有充分的认知。多体系统动力是一个非常庞大的动力系统,在这个动力系统中存在很多细小的知识。而很多情况下,细小的知识对多体系统动力模型的建立与使用都具有很重要的意义,因此相关人员必须精益求精,对其中细微的知识点加以应用。一些细微的知识点包括:当连体基具有了确定的位置后,刚体上所有点的位置都已经确定、选择地面作为坐标参考系是一种常见的方法、为了较好地解决有关柔体运动的特性,相关人员可以在建立广义坐标系的基础上使用方向余弦矩阵有关的理论。第五,针对不同的情况使用不同的方法。参考卡尔丹角或者欧拉角是一种常见地解决物体转动坐标中问题的方法。但是这种规范度较高的方法却不适用于所有情况,这就比如说:用其计算奇点附近相关的数据难度是很大的。而在这种情况下,相关人员可以另辟蹊径,采取余弦矩阵转动广义坐标的方法实现相关计算。

多体系统是大多数机械系统中较为全面和完整一个系统, 它是概括型和抽象型的,
所以我们是由多体系统动力学模型进行深入的分析,
多体动力学是一种许多学科的科学系统,
其中包括工程力学、力学和其它科学等。经过多年的发展,
将计算机技术运用到实践中, 多体动力学在机械工业中有很大的影响, 它的应用,
受到越来越多的专家和学者关注。动力在航空航天、机械制造、机械臂等机械中应用广泛。虽然经典力学原理可以在任意系统中,
利用微分方程进行计算, 但随着在系统的数目和自由度的增加,
分体之间的复杂性和约束情况,
推导变得越来越复杂。为了适应现代计算技术的发展,
促使传统的经典力学对多体系统方法的特点进行补充,
形成了新的多体系统动力学的一个分支[1]。多系统动力学的数学模型的开发,
已经发展了许多的方法, 它们的共同特点是将经典力学和计算机技术相结合。

二、多体系统动力学的实际应用

多体动力学是包括柔性多体系统动力学和刚性多体系统动力学,
通常是一个由多个柔性和刚性物体运动的科学相互连接的。结构力学中的多体系统是一个重要组成部分,
一般性的描述, 它是完整的高度抽象,
通过一定的途径接触的多个对象最后进行动态连接。它属于自然科学、工程力学,
它涉及力学和多学科的知识, 对MAS中的可以说,
在动力机械制造领域中的应用是非常高的, 这一技术的应用日益受到重视,
具有广阔的发展空间[2]。多体系统作为一个机械系统,
是由不同的组件连接在一起, 使机械和机械部件相互运动,
它与经典力学和动力学之间成为系统多体系统的一部分力量,
约束着元素的层次结构、机械设备以及装置。多体系统必须根据要素进行有效的管理和分类,
如力模型中的约束和组件模型, 模型的约束的约束力量大小。另一方面,
我们要参考坐标框架, 机械运动的任意两点之间的距离是不变,
你可以选择刚性的对象, 也可以盯着一个目标, 以三角形的坐标为坐标系,
中心确定为O点, 使当地产生的机械部件相互协调,
通常的柔性和刚性体的定义是与坐标的柔性体有所不同,
在多体系统中的选择也是不同的, 浮动系下的坐标,
使坐标的线位移和角位移发生变化, 在这些变化的时候,
我们也就能够很清楚的表达柔性和刚性坐标以及坐标集。更多的选择,
不符合刚性多体系统动力学方程的广义坐标,
并且与相应的计算速度直接影响多体系统的协调,
使方向余弦矩阵提供了一种解析坐标系的定位的方法。当然,
在实践中可以用两种不同的方法计算: 一般通过坐标旋转,
再利用余弦矩阵进行约束。 如果六个方向增加, 则困难增加, 在解决方程时,
基于物理的旋转坐标, 从而计算变量[3]。

在实际的机械工程中,多体系统动力学具有非常广泛的应用。这就比如说:汽车、航天、机器人、机械数控等。随着社会的发展,汽车、航天、机器人、机械数控在现实社会中的重要性越来越大,其是现代社会能够较好运行的基础。而多体系统动力学对这些现实社会中实际应用而言也具有很强大的促进作用。例如:在汽车设计的过程中,设计者可以将汽车车身当做柔性体,使用集中质量法对其进行离散化的处理。在此过程中,其可以应用多体系统动力学上的知识对转动惯量的影响加以考虑。而在完成一些细节后,其可以使用上文中提到的机械工程多体系统动力学模型建立的方法来建立完善模型、添加完善的约束条件。而使用这种方法所具有的好处是:相关人员可以对汽车设计有更直观的认知,可以更好地发现设计中存在的问题并及时对问题做出改善处理。

2 应用

动力学分析是多体系统动力学中非常重要的一个方面。在很多情况下,进行动力学分析的直接对象都为工业型机器人。当然,与此同时工业型机器人也是较为经典的模型。在对动力学模型进行分析的过程中,相关人员往往会通过铰来实现动力模型中不同部分的联系。获取正确的参数也是进行动力学分析中非常重要的一个部分。在实际的应用中,相关人员具有多种获取参数的方法,例如:利用高速摄像仪进行信息的捕获。在应用多体系统动力学进行一系列的转换运算与处理之后,技术人员就能够获得关于工业机器人的详细信息,包括:当量阻尼系数、刚度等。采取这种方式具有的好处为:简化分析者的分析信息,使之能够对其的质量做出较好的把控。

多体动力学在机械工程中的应用, 即多体动力学在工程领域的应用,
具体包括以下几个方面:一是柔性机械臂的振动, 这个要求的精度很高,
根据空气质量和空间大小更容易获得高精度的位置,
柔性机械臂需要有效的控制手臂运动, 可以用有限段法或利用钼泰法控制的方法,
在头端或利用一个制动力设备的振动, 使柔性机械臂得到最大的利用。