基于知識的復(fù)雜產(chǎn)品動力學(xué)仿真前處理模型構(gòu)建技術(shù)及其應(yīng)用研究.pdf

1、復(fù)雜產(chǎn)品通常都是復(fù)雜的大系統(tǒng)，往往由成千上萬的零部件、子系統(tǒng)組成，其組成復(fù)雜，功能復(fù)雜，行為復(fù)雜。構(gòu)建動力學(xué)仿真前處理模型，提取復(fù)雜產(chǎn)品中的構(gòu)件層次信息、裝配約束信息和力元信息，是分析復(fù)雜產(chǎn)品動力學(xué)性能的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前復(fù)雜產(chǎn)品動力學(xué)仿真前處理模型的構(gòu)建主要通過動力學(xué)分析軟件自帶的建模功能來實現(xiàn)，或者經(jīng)由專用接口從其設(shè)計幾何模型中導(dǎo)出，這些方法不僅效率較低且容易造成模型轉(zhuǎn)換過程中動力學(xué)分析所需參數(shù)信息的丟失。針對以上問題，本文以高速列

2、車為對象，研究了復(fù)雜產(chǎn)品動力學(xué)仿真前處理模型構(gòu)建的關(guān)鍵技術(shù)，并基于CAA二次開發(fā)技術(shù)在CATIA系統(tǒng)中進行了動力學(xué)仿真前處理模型構(gòu)建系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用。
　　第一章綜述了復(fù)雜產(chǎn)品動力學(xué)仿真前處理模型構(gòu)建的關(guān)鍵技術(shù)與國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，包括多體動力學(xué)模型拓撲信息的提取、面向動力學(xué)仿真的幾何簡化模型構(gòu)建和高速列車鐵軌線路三維模型構(gòu)建，討論了上述技術(shù)目前存在的問題，并給出了課題來源與研究內(nèi)容，介紹了本文的組織結(jié)構(gòu)。
　　第二章提出了基于

3、知識導(dǎo)航的復(fù)雜產(chǎn)品多體系統(tǒng)拓撲信息提取方法。通過建立知識規(guī)則將高速列車系統(tǒng)的構(gòu)件層次信息和裝配約束信息以圖的形式來描述，然后遍歷其關(guān)聯(lián)矩陣獲得對應(yīng)的層次和約束信息。建立高速列車系統(tǒng)力元知識規(guī)則，對高速列車系統(tǒng)的力元信息進行提取，通過力元零件的連接作用面識別力元的關(guān)聯(lián)標志點，從而實現(xiàn)高速列車系統(tǒng)拓撲信息在前處理模型中的重構(gòu)。
　　第三章提出了基于結(jié)構(gòu)特征識別的復(fù)雜產(chǎn)品前處理幾何簡化模型構(gòu)建技術(shù)。根據(jù)模型結(jié)構(gòu)層次知識對高速列車產(chǎn)品進行

4、分解，將其中主要研究對象車體、轉(zhuǎn)向架和輪對進行抽象簡化建立簡化模型庫，通過零部件鄰接特征的相似度計算實現(xiàn)復(fù)雜模型到簡化模型的匹配。最后將復(fù)雜模型中零部件尺寸信息和位姿信息映射至簡化模型中，從而實現(xiàn)高速列車幾何簡化模型與復(fù)雜模型結(jié)構(gòu)信息的一致性。
　　第四章提出了基于真實軌道信息參數(shù)驅(qū)動的鐵軌線路建模技術(shù)。從真實軌道信息中提取高速列車動力學(xué)仿真軌道線路建模所需的參數(shù)，用三次拋物線來描述軌道的緩和曲線線路，通過對軌道線路緩和曲線參數(shù)和

5、圓曲線位置要素的求解在CATIA中實現(xiàn)了軌道線路模型的構(gòu)建。最后對列車運行時輪軌系統(tǒng)坐標系的變換進行了分析，并計算了列車運行時零部件的位姿。
　　第五章進行了產(chǎn)品動力學(xué)仿真前處理模型構(gòu)建系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用。基于CAA二次開發(fā)技術(shù)在CATIA設(shè)計平臺中提取高速列車系統(tǒng)中構(gòu)件層次、裝配約束和力元等拓撲信息，通過集成以上數(shù)據(jù)實現(xiàn)了高速列車動力學(xué)仿真前處理模型的構(gòu)建。最后在運動仿真模塊中實現(xiàn)了列車模型在軌道線路上的運動模擬和列車運動過程中各