第25卷第7期机械科学与技术Vol.25No.72006年7月MECHANICALSCIENCEANDTECHNOLOGYJuly2006文章编号:100328728(2006)0720813204应用Simpack对复杂机车多体系统建模与分析方法的研究缪炳荣,肖守讷,金鼎昌缪炳荣(西南交通大学牵引动力国家重点实验室机车车辆研究所,成都610031)摘要:结合实例,对复杂多体系统动力学建模的基本方法进行了研究,建立了一种机车整车虚拟动力学模型。结合机车动力学建模系统中的体之间的铰接、约束和力元等建模技术的难点,说明如何正确进行复杂机车多体系统的动力学建模。实例中对机车动力学模型输入标准轨道谱,分析其在标准轨道谱的随机激励下车体结构的响应特征,并对动力学平稳性结果进行部分评价。关键词:机车;有限元2多体;动力学模型中图分类号:O31文献标识码:AResearchonModelingandAnalysisofaComplexMultibodySystembyUsingSimpackMiaoBingrong,XiaoShoune,JinDingchang(InstituteofLocomotive&Vehicle,StateKeyLaboratoryofTractionPower,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu610031)Abstract:Incombinationwithinstances,thepaperstudiesthemethodforthedynamicmodelingofacomplexmult2bodysystem,creatingthevirtualdynamicmodelofalocomotive.Byusingsomedifficultiesinalocomotive′sdynamicmodelingsuchasjointconnection,constrainttreatmentandforceelement,thepaperexplainedhowtodoitscomplexmulti2bodysystemdynamicmodeling.Itanalyzedthecharacteris2ticsofthelocomotive2body′sstructureresponsebystochasticexcitationwithinputdataofstandardrailwaystochasticspectrumandpartiallyevaluateditsdynamicsmoothnessresults.Keywords:locomotive;FEMmulti2body;dynamicmodeling多刚体系统动力学的基本思想就是利用计算机现代技输出,并且合理解释这些仿真结果[1,3]。术解决复杂系统的运动学与动力学的自动建模和数值分析传统动力学分析方法中常用拉格朗日第二类方程或牛问题。它是在经典力学基础上产生的新学科分支,主要针对顿2欧拉方程导出位置与姿态坐标的运动微分方程。对于由多刚体组成的动力学模型,研究程式化的求解算法,以便较简单的或只有几个自由度的系统,可以通过选择广义坐实现计算机对复杂系统运动微分方程的自动建模和求标,手工推导出微分方程组。然而对于复杂的多自由度系解[1]。对于具备完整约束的大型多刚体系统的运动一般可统,手工推导动力学方程组将面临十分复杂的代数和微分以通过3种典型方法建立运动微分方程,即牛顿2欧拉法、拉方程的运算。实际上由于复杂系统的严重非线性,除了个格朗日法、凯恩法,这3种方法各有自己的特点和优势[2]。别情况,求得解析解几乎是不可能的,因此应用计算多体动可以说多体系统动力学是经典力学与现代计算机应用力学方法解决复杂系统的动力学问题成为一种必然的选技术相结合的产物。考虑到该领域与计算方法、软件工程择。这样工程技术人员可以将更多的精力放在如何提出有紧密相连,HaugEJ(豪格),洪嘉振等又称为计算多体系统效的结果分析和改进措施,从而极大地提高对复杂系统结动力学。其包括的基本任务为:建立复杂机械系统运动学构动力学分析的精度。和动力学程式化的数学模型,开发应用软件系统;实现稳定本文主要以机车这个复杂系统为多体系统动力学建模有效的数值计算方法,得到运动学规律和动力学响应;实现与分析的基本对象,结合实例,应用动力学软件Simpack对有效的数据后处理,包括提供仿真结果的图形,图表等数据复杂多体系统的建模方法进行分析和研究。动力学系统建模收稿日期:200505271基金项目:教育部创新团队研究计划(IRT0452)资助动力学软件系统建模一般是采用多刚体