基于多柔体虚拟样机技术组合臂架动力学仿真

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要20世纪50年代以来，计算机技术的迅速发展已经为工程设计、分析和优化技术带来了全面的变革。计算机硬件、计算技术、应用数学、力学、计算机图形学、软件等技术的不断结合、融合，推动着设计理念、理论、方法、技术乃至工具的进步，设计理论研究和新技术应用空前繁荣。与此同时，港口的发展对港口机械的要求也越来越高，因此港口装卸机械的设计计算方法需要不断地更新、充实和完善，使港口机械向更注重功能性、经济性、可靠性和安全性的方向发展。长期以来，港口装卸机械的设计方法多采用静态设计为主，并没有有效的动态仿真设计新方法。在港口机械研制过程中引入虚拟样机技术

2、可以实现计算机对起重机各机构在各种工况下随载荷变化的运行状态及随时问变化过程的仿真模拟，得到仿真输出参数和结果，以此来估计和准确推断实际运行的各种数据，对港口机械进行动态分析和计算有一定参考价值。从而为将来起重机虚拟设计的研究打下基础，为起重机的创新设计和优化设计提供先进的技术支持，这对于加快起重机械研制周期、降低研制成本，都具有重要的意义。本文基于虚拟样机技术，利用UG、ADAMS、ANSYS软件平台，建立了门座起重机四连杆组合臂架系统的三维数字化虚拟样机，并对其进行了较为系统的多体系统动力学仿真分析，实现了计算机对组合臂架系统在各种工况下随载荷变化的运行状

3、态及随时间变化过程的仿真，得到的相关仿真分析数据对于门座起重机组合臂架系统动态设计提供了有效的手段。论文的主要内容包括：根据起重机动力学理论，建立了相关动力学模型，确定了在不同工况下的动力载荷；使用三维实体造型软件UG，建立了组合臂架系统的三维实体模型，并将组合臂架系统的三维实体模型导入ADAMS软件，在对各个部件施加约束和力后，进行了多刚体系统动力学三维可视化仿真分析；利用有限元软件ANSYS对臂架、象鼻梁、大拉杆建立模态中性文件，导入ADAMS进行多柔体联合仿真。并对结果进行了分析，在不同工况下，进行了刚柔耦合系统动力学仿真的初步研究，并将ADAMS中生成

4、的载荷文件导回ANsYS软件，对构件进行有限元分析。总之，门座起重机组合臂架系统的虚拟样机研究，是先进的设计、分析、仿真技术应用于门座起重机设计中的初步尝试，为起重机虚拟设计、动态设计和结构分仿真分析提供了有力的工具和实现方法。关键词：虚拟样机技术ADAMS动力学多柔体ANSYS武汉理工大学硕士学位论文AbstractSince1950sof20thCentury,Ithasbeentherapiddevelopmentofcompotertechnologyforengineeringdesign,Analysisandoptimizationtechnol

5、ogyhasbroughtsweepingchanges．Computerhardware，computingtechnology,appliedmathematics，mechanics,computergraphics，softwaretechnologyofcombiningintegrationpromotingdesignconcepts，theories，methods，techniquesandthetoolsofprogress,designtheoryandapplicationofnewtechnologiestounprecedented

6、prospedty．Meanwhilewiththedevelopmentofports，therequirementofportmechineWishigherandhigher．Sodesigncalculationmethodofloadingandunloadingmachineneedtoberenewcd，substantiatedandconsummatedconstantlytomakeportmachinerynlorefunctional，econonlic,reliableandsafe．Foralongtime，thedesignmet

7、hodofloadingandunloadingmachineofpertmostlyadoptsthestaticdesignandhasnovalidmethodofdynamicemulation．AdoptingtechniqueofvirtualprototypeinstudyofportmachinerycanreaHzeemulationthattherunningstateofeachmechanismundervariousworkingconditionswhichvariesaccordingtoloadandtheprocesswhic

8、hvariesaccordingtot