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

1、復雜產(chǎn)品通常都是復雜的大系統(tǒng)，往往由成千上萬的零部件、子系統(tǒng)組成，其組成復雜，功能復雜，行為復雜。構(gòu)建動力學仿真前處理模型，提取復雜產(chǎn)品中的構(gòu)件層次信息、裝配約束信息和力元信息，是分析復雜產(chǎn)品動力學性能的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前復雜產(chǎn)品動力學仿真前處理模型的構(gòu)建主要通過動力學分析軟件自帶的建模功能來實現(xiàn)，或者經(jīng)由專用接口從其設計幾何模型中導出，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，研究了復雜產(chǎn)品動力學仿真前處理模型構(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)中進行了動力學仿真前處理模型構(gòu)建系統(tǒng)的開發(fā)及應用。
　　第一章綜述了復雜產(chǎn)品動力學仿真前處理模型構(gòu)建的關(guān)鍵技術(shù)與國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，包括多體動力學模型拓撲信息的提取、面向動力學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、知識導航的復雜產(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)復雜模型到簡化模型的匹配。最后將復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)品動力學仿真前處理模型構(gòu)建系統(tǒng)的開發(fā)及應用?；贑AA二次開發(fā)技術(shù)在CATIA設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