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弹性绳系统仿真——LMSVirtual.LabMotionSolutions2

copyrightLMSInternational-2010弹性绳系统概述弹性绳是钢丝绳、绳索等的理论模型不属于刚体不是标准柔性体特殊的体——连续弹性体研究方法：多体系统动力学采用有限段方法对绳进行离散化处理绳运动轨迹分析（绳缠绕）绳（滑轮）系统动力学分析绳振动分析3

copyrightLMSInternational-2010工业应用领域工程机械（矿用挖掘机，起重机等）船舶起重机绳系卫星系统悬索桥吊索矿井液压提升绳系蹦极弹性绳性能指标校核动臂悬吊钢丝绳卷扬钢丝绳4

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——弹性绳系统建模方法建模方法易用性精度特点距离约束（DistanceConstrant）高低将绳等效为一个距离约束条件起点和终点之间距离为定值TSDA高一般可考虑绳轴向拉伸表达式力中等好可考虑绳轴线拉伸、弯曲、扭转及剪切State-equation方法高好基于2D平面假设可描述有多个滑轮的绳系统绳被滑轮分为若干段滑轮受力每段绳的位置、速度和力每段绳的横向振动CableGUI中等最好3维详细绳系统建模采用有限段方法对绳进行离散化处理绳（滑轮）系统运动学和动力学分析5

copyrightLMSInternational-2010距离约束

将绳简化为距离约束6

copyrightLMSInternational-2010距离约束7

copyrightLMSInternational-2010TSDA力

将绳简化为两点之间的TSDA力作用设置Type类型为TENSION_ONLY8

copyrightLMSInternational-2010TSDA9

copyrightLMSInternational-2010表达式力将绳简化为两点之间的力作用六个方向的分力用表达式描述10

copyrightLMSInternational-2010StateEquation方法采用一阶近似模型描述绳和滑轮系统之间的相互作用可描述有多个滑轮的绳系统绳被滑轮分为若干段（span1-span5）定半径滑轮或变半径滑轮基于平面假设绳和所有的滑轮都在一个平面内运动滑轮可在平面内平动可仿真得到每段绳的位置、速度和力，以及其横向振动对滑轮施加切向力，径向力通过状态方程描述滑轮和绳的位置和速度绳的横向振动11

copyrightLMSInternational-2010定义滑轮通过StateEquationPulley单元定义滑轮可定义定半径滑轮或变半径滑轮定义滑轮相对于绳索的位置3Pulley1和Pulley2为inside,Pulley

3为outside12

copyrightLMSInternational-2010定义滑轮系统滑轮系统中的滑轮必须以逆时针方向按顺序进行定义Canbedefined1-2-3-4,2-3-4-1,3-4-1-2,or4-1-2-3 Mustbedefined1-2-3-41234XYStartEnd13

copyrightLMSInternational-2010定义绳通过StateEquationBelt和StateEquationCable进行缆绳的建模创建不同精细程度模型延伸性摩擦/滑动横向振动模态14

copyrightLMSInternational-2010StateEquation缆绳系统仿真15

copyrightLMSInternational-2010详细缆绳系统建模模板–LMS/CableGUI通过给定空间X,Y,Z数据定义3维缆绳初始缠绕路径输入缆绳离散体几何数据例如截面半径、长度等，自动根据缆绳缠绕路径创建绳索离散模型输入缆绳离散体轴向、弯曲以及扭转刚度和阻尼。自动在各个缆绳离散体之间创建TSDA和衬套力。输入滑轮外形曲线，自动创建滑轮几何输入滑轮和绳索之间的接触力参数，例如杨氏模量等。软件自动定义各个缆绳离散体和滑轮之间的接触。16

copyrightLMSInternational-2010绳的3维初始缠绕路径定义17

copyrightLMSInternational-2010绳和滑轮以及导轮之间的接触力定义缆绳和滑轮–Sphere-To-RevolvedSurface缆绳和导轮–Sphere-To-ExtrudedSurface18

copyrightLMSInternational-2010弹性绳建模TSDA轴向（Z向）拉伸衬套力（Bushing）轴向（Z向）扭转X，Y方向弯曲衬套力X，Y方向剪切19

copyrightLMSInternational-2010详细绳系统仿真20

copyrightLMSInternational-2010弹性绳缠绕仿真缆绳离散成很多小段后，段与段之间的接触在VLM中通过超单元的方式进行定义。建模时只需要定义一个接触力，就可以实现各个段之间接触力的模拟，大大提高了建模效率21

copyrightLMSInternational-2010提高求解效率RadiusofExclusion:定义可能发生接触的范围，缩短求解器检测接触所需要的时间HertzianContactForce完全赫兹接触算法，保证求解精度的同时，提高求解速度DADS求解器持续不断的改进和开发经受美国军方考验精度和效率兼顾DADSDADS8BDADS8B