柔性電纜物性建模與幾何形態(tài)仿真.pdf

1、電纜在汽車、船舶、飛機(jī)等復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品中占有舉足輕重的地位，特別是隨著復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品向著信息化、輕量化和機(jī)電一體化的發(fā)展，電纜所占比重越來越大。無論是傳統(tǒng)的串行設(shè)計(jì)方法還是現(xiàn)行的CAD方法，目前機(jī)電產(chǎn)品中電纜的設(shè)計(jì)、制造及其裝配主要存在因?qū)㈦娎|作為剛性體而導(dǎo)致的設(shè)計(jì)精度差和無法驗(yàn)證裝配工藝等方面的問題。虛擬裝配技術(shù)的出現(xiàn)為電纜的數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造帶來了一種全新的思路。本文主要開展基于彈性桿非線性力學(xué)的電纜物性建模及電纜形態(tài)仿真研究，為開發(fā)完善

2、的電纜虛擬裝配系統(tǒng)奠定良好的基礎(chǔ)。
　　論文的研究工作主要包括以下幾個(gè)方面:
　　(1)從微分幾何角度出發(fā)，在分析曲線和曲桿的幾何學(xué)基礎(chǔ)上，基于彈性桿非線性力學(xué)建立了描述電纜平衡的基本靜力學(xué)模型;
　　(2)針對(duì)理想狀況下電纜兩端約束這一典型邊界條件，以歐拉角為參變量，建立了描述電纜形態(tài)的力學(xué)模型，基于動(dòng)力學(xué)比擬的思想并采用半解析法對(duì)模型進(jìn)行求解;
　　(3)考慮電纜分布力及接觸力接觸復(fù)雜約束下，以歐拉參數(shù)為參變

3、量，建立了描述電纜形態(tài)的力學(xué)模型，結(jié)合逐級(jí)二分離散化的思想和最速下降法對(duì)模型進(jìn)行數(shù)值求解;從變分原理出發(fā)，考慮電纜所受不同的幾何約束，建立了描述電纜平衡形態(tài)的統(tǒng)一力學(xué)模型，使之能夠方便地應(yīng)用于電纜的虛擬裝配系統(tǒng);
　　(4)基于開源幾何內(nèi)核系統(tǒng)，對(duì)不同邊界條件下的電纜進(jìn)行形態(tài)仿真;基于三維激光掃描技術(shù)建立了電纜形態(tài)測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)，開展了電纜典型平衡形態(tài)的仿真與試驗(yàn)對(duì)比研究;
　　(5)開展了基于一款氣動(dòng)力反饋數(shù)據(jù)手套和一款桌面式