多接觸約束虛擬樣機仿真效率研究.pdf

1、在進行基于虛擬樣機技術(shù)的機械系統(tǒng)動力學仿真分析時，如果系統(tǒng)包含過多的接觸約束，通常要花費相當長的仿真計算時間，求解效率十分低下，甚至會導致模型求解失敗，嚴重阻礙了虛擬樣機技術(shù)在多接觸約束機械系統(tǒng)中的應用。在研究目前多接觸約束系統(tǒng)虛擬樣機仿真技術(shù)發(fā)展水平的基礎(chǔ)上，本文采用實時激活消隱接觸約束的方法減少仿真求解時間，提高仿真計算效率。研究過程主要體現(xiàn)為：
　?。?）通過對多體系統(tǒng)動力學模型數(shù)值求解理論進行研究，發(fā)現(xiàn)造成仿真計算效率低下

2、的本質(zhì)原因之一是當前非實際接觸約束仍然要參與當前迭代計算，使求解模型的雅可比矩陣的規(guī)模比實際求解需要的規(guī)模大得多，從而可能引起該矩陣的條件數(shù)增大，降低了仿真求解效率。
　?。?）針對仿真計算效率低下的本質(zhì)原因，提出采用實時激活消隱接觸約束的方法來降低雅可比矩陣的維度及條件數(shù)。通過設(shè)計具有代表性的多接觸約束系統(tǒng)的簡單模型進行仿真分析，驗證了該方法在保證仿真精度的同時極大地提高了計算效率。
　　（3）為了驗證該方法的實踐應用價值

3、，設(shè)計了滾子鏈傳動系統(tǒng)，并建立其虛擬樣機仿真模型，對其沖擊力、振動及其傳動效率進行分析。同時引入實時激活消隱接觸約束的方法對鏈傳動系統(tǒng)進行仿真分析，與常規(guī)仿真結(jié)果進行對比，驗證該方法的精度及效率。仿真試驗結(jié)果表明該方法同樣適合對規(guī)模龐大的多接觸約束模型進行分析。
　　本文提出的實時激活消隱接觸約束的方法不僅能夠保證仿真精度，而且能夠減少雅可比矩陣的預估次數(shù)，節(jié)約大量的仿真求解時間，提高求解效率，推動了多接觸約束系統(tǒng)虛擬樣機仿真技術(shù)