Research on Nonlinear Dynamic Simulation and Fatigue Reliability Life Prediction for Synthesis Transmission System of Self-Propelled Gun

Aiming to the puzzle that the inner load of nonlinear synthesis transmission system is difficult to obtain, a new kind of virtual prototype establishment and simulation method is put forward. The influence on nonlinear vibration with flexible rotor, bearing backlash is analyzed based on a virtual prototype. To validate the virtual prototype of nonlinear gear transmission system, the corresponding test platform is established. The consistency between simulation results and test results proves that the simulation results of the virtual prototype can be used to calculate the fatigue reliability life of key components. A new kind of fatigue reliability life prediction method of gear system considering multi-random parameter distribution is put forward based on the fatiguestatistic theory. Considering the periodicity of gear meshing, linear interpolation method is adopted to obtain the stress-time course of random load spectrum based on the gear’s complicated torque provided by virtual prototype. The gear’s P-S_a-S_m-N curved cluster can be simulated based on material’s P-S-N curve. The simulation process considers the parameter distributions of stress concentration coefficients, dimension coefficients and surface quality treatment coefficients, and settles the puzzle that traditional test methods cannot acquire the gear’s fatigue life of all reliability levels. This method can provide the distribution function and the interval of fatigue reliability life of gear’s danger region, and has a guide meaning for the gear maintenance periods determination and reliability evaluation.     

门座起重机刚柔耦合动力学仿真研究

基于虚拟样机技术,针对门座起重机刚柔耦合系统及钢丝绳柔性,利用UG,ADAMS与AN-SYS联合建模,进行起升、变幅和回转工况过程的动态仿真,为门座起重机的设计和分析提供了一种新方法.结果表明,该仿真模型能准确模拟门座起重机各作业工况运动和动态响应.     

基于ADAMS的独立悬架性能仿真分析

汽车悬架系统对整车行驶动力学具有非常大的影响,是汽车总布置设计、运动校核的重要内容之一,汽车悬架系统的复杂空间机构给其动力学分析带来较大的困难,ADAMS的虚拟样机技术可解决该问题,在分析典型悬架结构的基础上,对其进行建模仿真、验证模型的可行性分析论述,得出较实用的ADAMS模型,为同类型工程实践提供借鉴。     

动感赛车运动控制装备的模拟实验分析

基于科学有效的3D动画-玩家-赛车运动机构的交互机制和接口方法,借助于Solidworks和ADAMS两个软件实现了对动感赛车的建模和虚拟样机的建立.对动感赛车在不同虚拟路况下实行不同的运行方式,建立其运动学方程,并进行了运动学的分析研究,确定主要实验参数,完成动感赛车运动控制平台的模拟实验与数据分析.     

城市护栏清洗车工作装置动力学分析

应用Pro/E软件对城市护栏清洗车工作装置进行了结构设计并建立了虚拟样机模型,利用多刚体运动学仿真软件ADMAS以及动力学仿真软件ANSYS对工作装置进行了动力学仿真,得到了工作装置作业三维轨迹等运动学参数、主要铰接点的载荷特征以及主要结构的力学特性,为合理开发城市护栏清洗设备提供了依据。     

基于ADAMS的齿轮减速器动力学仿真

基于三维造型设计软件Solidworks,构建了单级齿轮减速器的三维参数化模型,并将其导入机械系统动力学仿真软件ADAMS中,在ADAMS中建立减速器的虚拟样机模型,对此样机模型进行仿真,得到转速、轮齿啮合力等参数特性曲线,对其进行分析,为动态特性优化提供理论指导。     

运行车速认知因子虚拟仿真试验

为准确预测道路交通安全评价中微观路段的运行车速,确定了三级公路的驾驶员安全性认知模糊集,建立了基于Multi Gen Creator软件的15个路段的三维仿真模型,开发了基于Vega的虚拟仿真系统,组织了53名驾驶员,在大型三通道柱面投影仿真系统中,进行了运行车速认知因子的评价试验。应用模糊统计方法对795组有效认知试验数据进行了分析,建立了包含道路平曲线半径、纵坡度和行车视距认知因子的三级公路安全性认知评价模型。虚拟仿真试验与道路试验分析结果表明:平曲线半径、纵坡度和行车视距认知因子评判等级的平均贴近度分别为0.63、0.74和0.70,因此,虚拟仿真试验方法可行。     

B级车轮铸钢疲劳可靠性S-N曲线重构方法

为实现任意可靠性水平疲劳强度设计、寿命预测和可靠性评定,提出了B级车轮铸钢疲劳可靠性S-N曲线的重构方法,应用Monte-Carlo模拟技术在可接受误差范围内重构了B级铸钢的疲劳极限和成组法S-N数据,依照常规法测定了B级铸钢中、短寿命范围的可靠性S-N曲线,应用概率疲劳极限外推法获得了包含中、短和长寿命范围的可靠性曲线。在此基础上,考虑工程应用实际情况,推导出了任意概率水平下的里程可靠性曲线。重构获得的疲劳极限及S-N数据最大模拟误差分别只有0.15%和0.07%,较好再现了原始数据,对曲线的外推使其合理性达到生产需要的104km以上,说明曲线重构方法可获得所需疲劳可靠性S-N曲线。     

基于虚拟样机技术的齿轮摩擦动力学仿真

基于虚拟样机技术,以某通用单级减速器中的渐开线直齿圆柱齿轮为研究对象,应用ADAMS软件对其进行动力学仿真,以期对齿轮优化设计提供参考.结果表明：所得到的仿真结果与理论计算值基本吻合,验证了虚拟样机技术的合理性和准确性;同时不同转速下的齿轮间正压力、摩擦力均呈现先上升后下降到再上升的趋势且均随主动齿轮转速的增大而增大;但是处于转角为5°的啮合位置的高速齿轮的正压力、摩擦力小于低速与中速齿轮的正压力、摩擦力.     

半挂汽车列车弯道行驶制动稳定性

为了研究弯道行驶中制动工况对半挂汽车列车稳定性的影响,运用动力学理论与虚拟样机仿真软件ADAMS,建立了具有21自由度的半挂汽车列车整车模型,分析了在弯道行驶极限工况下,半挂汽车列车折叠角、侧向加速度、横摆角速度、车速、轮速、轮胎侧偏角随时间的变化关系。通过整车系统的稳态转向试验与阶跃试验,验证了模型具有较好的仿真精度。仿真结果表明:转向后3 s实施制动,在3 s的时间内,牵引车侧向加速度变为0,横摆角速度达到极值33 rad.s-1后迅速减小,而半挂车侧向加速度达到极值4 m.s-2,横摆角速度逐渐减小为0;在制动过程中,牵引车后轴先抱死拖滑,由此引起半挂汽车列车发生折叠现象,从而导致弯道行驶制动稳定性降低。     

面向对象的虚拟FMS建模及加工仿真

为解决柔性制造系统中资源重组引起的布局问题,采用面向对象的建模方法建立了柔性制造系统的虚拟仿真系统.该虚拟仿真系统通过对制造系统中各设备进行几何和行为建模,建立虚拟设备模型;采用生产计划流建立车间布局方案和调度模型.通过仿真,不仅能验证加工代码的正确性,还能根据加工工艺仿真结果分析布局的合理性和可行性,并对布局进行优化.最后,对2种布局进行了仿真,结果表明所建立的仿真系统是可行和有效的.     

地铁车辆辅助变流器的热仿真与实验

利用HyperMesh软件建立辅助变流器风冷系统的热仿真模型并利用FLUENT软件进行求解计算,得到流速分布和温度场分布.通过实验研究中的多个测温点数据与仿真结果进行对比,表明仿真结果具有较高的可信度.热仿真分析方法可为辅助变流器的热设计提供参考.     

动载作用下柔性车体结构疲劳寿命的仿真

为准确预测随机动载作用下柔性车体结构的疲劳寿命，将多体动力学仿真和有限元分析相结合，建立了车体多体动力学模型．计算了35个关键部位的载荷历程，并用准静态应力分析法获得了对应的应力影响因子．用模态分析技术获得了车体结构固有频率和模态振型，用子结构技术获得了车体有限元缩减模型．根据危险应力分布、应力时间历程以及Palmgren-Miner损伤理论，利用疲劳分析软件FE-FATIGUE的基于应力的安全强度因子分析法和MATLAB的WAFO技术对柔性车体结构疲劳寿命仿真．仿真结果包括损伤和疲劳寿命预测．     

竞速轮椅的结构设计及虚拟仿真

针对残疾人运动员大型赛事使用的竞速轮椅进行了结构设计,采用Pro/E软件建立了三维实体模型,并通过IGES格式转换,导入ADAMS环境中,利用ADAMS/View建立了竞速轮椅的虚拟样机模型,并进行仿真,根据输出的数据曲线分析竞速轮椅的运动平稳性.以Pro/E和ADAMS技术结合进行的竞速轮椅的建模与仿真方法,适用于做复杂机械系统的仿真分析,有助于系统优化设计.     

内燃机曲柄连杆机构的建模与仿真分析

对内燃机曲柄连杆机构的工作性能进行仿真分析是该产品设计过程中的重要组成部分。运用机械系统仿真软件ADAMS,建立了曲轴、飞轮、连杆、活塞在内的虚拟样机模型,之后将曲轴视为柔性体,利用PRO/E建立曲轴的三维实体模型,导入ANSYS进行模态分析,生成中性文件,再导入ADAMS中生成曲轴的柔性体模型来替换刚体模型,构造刚柔混合体模型,通过对模型的多体动力学仿真,得到曲轴连杆和活塞的运动特性曲线,为以后内燃机的优化设计及疲劳分析提供参考。     

履带车辆液压机械无级变速器试验台测控系统研究

针对预装备东方红1302R的HMT样机,开发了HMT试验台架.在实验台架的测控系统中,下位机完成对发动机油门和电涡流测功机的控制,上位机通过数据总线对各种信号进行采集和处理,同时完成对下位机的控制.基于虚拟仪器的软件系统完成人机交互过程.实验证明该试验台测控系统能够满足HMT样机的试验需要,完成HMT样机性能测试.     

Welded joint fatigue reliability analysis on bogie frame of high-speed electric multiple unit

A new method for welded joint fatigue reliability analysis on bogie frame of high-speed electric multiple unit (EMU) is proposed according to the International Union of Railways (UIC) standard, the Britain Standard Institute (BSI) standard and the Miner rule. Firstly, the fatigue calculation condition is loaded according to the UIC standard. The welded joint damage ratio is calculated by the BSI standard. Fatigue reliability analysis is conducted for a typical welded joint based on probabilistic design system (PDS) module in software ANSYS 14.0. In the system, the automatic program is prepared by ANSYS parametric design language (APDL) to calculate the welded joint fatigue damage ratio. Meantime, the relationship between the input variables and the output response is fitted by the response surface (RS) method. Then, the RS method is improved by the orthogonal design. Specifically, the selecting process optimization for the RS method based on the orthogonal design is conducted to improve the fitting efficiency of the RS method. Finally, a program of the automatic analysis documents is generated by Microsoft foundation class (MFC) technique. Through the self-defined interface, the researchers can easily import the automatic generation of the orthogonal table into the PDS module and analyze the fatigue reliability. Results show that the improved RS method can better fit the RS which covers the sample area, and the distribution law agrees well with the actual situation. At the same time, the improved RS method reduces the calculation time.     

部分斜拉桥拉索疲劳可靠度分析

依据等效疲劳损伤原理,将车辆荷载等效为模型车辆荷载频值谱,利用蒙特卡罗法随机抽样模拟出斜拉索的应力时程,假定结构疲劳寿命服从威布尔分布,推导出疲劳可靠度公式,并以株洲市芦凇大桥主桥为实例进行了验证.     

基于ADAMS的汽车制动分析模块开发设计

随着虚拟样机的发展,各类仿真分析软件被广泛运用于汽车制造业等领域。然而,用户需花大量时间了解和熟悉各类软件的繁琐命令和功能,影响了使用效率。基于以上问题,开发了基于ADAMS/View的汽车制动分析模块,并通过该模块的开发快速实现用户特定的汽车制动仿真分析,降低使用标准,缩短开发周期,节约成本。同时可考虑开发实现自动建模及整车性能分析等功能的相关模块并系统化,这种对现有软件的二次开发思想,有利于自主研发能力的提高,同时可推广到其他制造行业。     

基于半物理仿真的盾构机临境化虚拟训练系统

针对目前盾构机操作人员在实际施工环境下进行操作训练的不切实际性,而大多数虚拟训练系统又仅体现出演示性系统运动,却不能实现基于系统运动学及动力学进行真实训练的现状,提出基于半物理仿真的盾构机虚拟训练系统构架。建立以盾构机动力学模型为核心的虚拟样机模型,将STM32作为系统的控制器,用信号转换器完成信号的转换。采用半物理仿真的方法,用户可以通过在人机界面上进行盾构机的模拟训练,并可以临境化进入盾构机内部,以不同角度查看虚拟训练的效果,最终借助Unity3d实现盾构机的运动系统的展示。