基于悬链线理论的线缆建模和仿真研究

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1、中图分类号：TP391.9论文编号：102870513-S047学科分类号：080201硕士学位论文基于悬链线理论的线缆建模和仿真研究研究生姓名张永涛学科、专业机械制造及其自动化研究方向计算机智能加工技术指导教师闫静副教授南京航空航天大学研究生院机电学院二О一三年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMechanicalandElectricalEngineeringResearchonModelingandSimulatio

2、nofCableBasedontheTheoryofCatenaryAThesisinMechanicalManufactureandAutomationbyZhangYongtaoAdvisedbyAssociateProfessorYanJingSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2013承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢

3、的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要线缆是航空航天、船舶、家用电器等产品中传输能量和信息的重要介质，其装配的好坏对产品的性能有直接的影响。虚拟线缆装配技术是一种全新的线缆装配工艺规划方法，它可以有效的解决传统线缆模装实验方法的成

4、本高、可靠性差、周期长等弊端。虚拟线缆装配技术为操作者提供了一个可视化的、逼真的虚拟现实平台，从而操作者可以快速的、准确的进行线缆装配工艺规划。该技术相对刚性体装配技术有一定的滞后性，但是它越来越受到人们的重视，人们正在寻找好的方法来解决这一难题。本文是在前人的研究基础之上，对悬链线理论进行了分析，提出了建立虚拟线缆悬链线模型的方法；并利用弹性细梁的受力变形位移叠加原理，对线缆进行有限元仿真，并进行实验装置的设计和程序的编写。主要工作如下：1.基于悬链线理论，针对不可伸长线缆建立了线缆两端悬挂约束状态下的虚拟线缆模型，给出了模型快速

5、计算方法；在此基础上，对可伸长线缆悬挂约束状态下模型进行了讨论。2.根据弹性梁受力变形位移的叠加原理，用在弹性细梁上施加外力来等效线缆内部残余应力的方法，利用有限元软件仿真线缆内部受力及其变形。3.为了验证利用悬链线理论建立的虚拟线缆模型的正确性，提出采用实验验证的方法，对实验所需的实验装置进行了设计。4.在虚拟现实平台上进行了实例验证，包括对静态线缆模型中的单芯线缆模型、多芯线缆模型、多芯缠绕线缆模型和线缆关键点张力的计算，并演示了线缆动态装配过程。关键词：线缆建模，悬链线理论，有限元仿真，实验验证，虚拟现实平台I基于悬链线理论的

6、线缆建模和仿真研究ABSTRACTCableisoneofthemostimportantmediatorsfortransmittingenergyandmessageinaerospace,shipbuilding,householdappliancesandotherproducts,andtheperformanceoftheproductisaffecteddirectlybycableassemblyquality.Asabrand-newcableassemblyprocessplanningmethod,virtua

7、lcableassemblytechnologycansolvemanyproblemsoftraditionalcableassemblyeffectively,suchashighcost,poorreliability,longproductioncycleandsoon.Virtualcableassemblytechnologyprovidesavisualizationandlifelikevirtualrealityplatformtooperators,socableassemblyprocessplanningca

8、nbemadebytheoperatorsfastandaccurately.Thetechnologyishystereticcomparedwithrigidbodyassemblytechnology,somoreandmore