虚拟样机讲稿.ppt

1、，西南交通大学机车车辆研究所，文件：-罗/G:/娄_ SH _ PPT/铁道车辆虚拟样机2003.08，成都，铁道车辆虚拟样机，-虚拟样机的概念和内涵，-多体动力学的基本概念和软件，-虚拟样机的应用领域，-铁道车辆虚拟样机与未来铁道车辆设计，西南交通大学机车车辆研究所，文件：-罗/娄_ SH _ PPT/铁道车辆虚拟样机它的基础是多体动力学的发展和1984年计算机性能的巨大提高。虚拟样机技术的概念和内涵主要是指机械系统的动态仿真，这种仿真是基于多体动力学的理论和方法，其在CAE中的地位如图所示。在产品开发的早期阶段，通过计算机仿真研究车辆的动态特性和改进潜力，可以达到低成本、快周期的目的，这也

2、是虚拟样机技术的目的。动态仿真是虚拟样机与有限元方法的区别：前者研究机械系统许多部件的动态或运动关系，存在较大的相对位移；后者研究机械系统中某一部件的小变形和应力。Engin-MBS，Combustion-MBS，Diagram，Carbody-FEM，Diagram，Institute of机车车辆，西南交通大学，-罗，/G :/Lou _ SH _ PPT/虚拟样机技术2003.08成都，-虚拟样机技术的概念和内涵，-罗，/G :/Lou _ SH _ PPT/虚拟样机技术2003.08成都，多体动力学基本概念和软件-1984年，确定了计算多体动力学领域的任务和研究目标：建立复杂机械系统的

3、动态程式化数字模型，开发实现数学模型的软件。用户只需要输入描述系统的最基本的数据，这些数据可以由计算机根据程序自动处理。开发和实施有效的计算方法和数值积分方法来处理数学模型，并自动获得运动学和动力学响应。以实现有效的数据后处理，并通过动画、图表或其他方法提供数据处理结果。与传统动力学不同，多体动力学具有以下特点：在分析机械系统时，工程师不必自己建立微分方程，而是根据拓扑关系通过程序自动建立微分方程。因为你不必建立自己的方程，所以犯错误并不容易，即使你犯了错误，也很容易检查出来。对于不同的复杂机械系统，模型可以快速建立，也可以轻松修改。然而，增加或减少传统分析的自由度是非常麻烦的，并且容易出错。

4、数值分析专家提供的有效计算方法保证了计算过程的准确性和可靠性。西南交通大学机车车辆研究所，-罗/G:/娄_ SH _ PPT/铁道车辆虚拟样机2003.08成都、-多体动力学基本概念和软件，-多体系统商业软件的类型和市场份额，目前纯商业多体程序主要有ADMAS和SIMPACK，用户较少。目前，其在铁路车辆多体系统分析软件中的市场份额如图所示。图，全球SIMPACK软件用户分布。西南交通大学机车车辆研究所利用SIMPACK对车辆系统进行了动力学仿真。世界上使用SIMPACK的企业和研究机构的数量正在逐年快速增长。铁路车辆动力学分析综述。铁路机车车辆是一个典型的复杂机械多体系统，机车车辆性能的评价

5、涉及很多内容，因此其动态分析内容也是多种多样的，如图所示。，图，西南交通大学机车车辆研究所，-罗/G:/娄_ SH _ PPT/铁道车辆虚拟样机2003.08成都，-多体动力学基本概念和软件，西南交通大学机车车辆研究所，-罗/G:/娄_ SH _ PPT/铁道车辆虚拟样机2003.08成都，-，多体动力学基本概念和软件文件：-罗/G:/娄_ SH _ PPT/铁道车辆虚拟样机2003.08成都，-多体动力学基本概念与软件，西南交通大学机车车辆研究所，-罗/G:/娄_ SH _ PPT/铁道车辆虚拟样机2003.08成都，西南交通大学机车车辆研究所，文件3360-罗/G3360/娄_ SH -汽

6、车，-铁路机车车辆，-机电设计模拟，-新型铁路车辆，如磁悬浮列车，-铁路车辆的弓网动力学模拟，-通用机械，-机器人，-航空航天，-等等，西南交通大学铁道车辆研究所，文件3360-罗/G :/娄_ SH _ PPT与铁路相比，汽车建模需要更高的数据库应用和子结构应用技能；铁道车辆的悬架部件比汽车的悬架部件简单，但由于轮轨的特殊性，铁道车辆的分析过程比较复杂。此外，汽车的转向是主动的，而铁路是被动的。汽车在不平的道路上行驶：汽车越过障碍物等。铁路机车车辆，多数铁路企业采用SIMPACK多体程序进行仿真，如SIEMENS、SGP、MAN、ALSTOM、BOMBARDIER、DB、JR，铁路应用实例：

7、国产摆式列车牵引头车仿真带径向转向架、西南交通大学铁道车辆研究所，文件：-罗/G:/娄_ SH _ PPT/铁路机车车辆虚拟样机2003.08成都，虚拟样机应用领域，-铁路机车车辆(续)， 铁路应用实例：大连快速轨道车辆仿真：仿真中的轮轨接触：列车穿越仿真：道岔计算：主动悬挂仿真：滚动试验台性能研究：曲线通过计算：(常规计算)附着控制仿真：弓网动力学仿真：(此类仿真尚未开展)等。，图，(这种模拟还没有在机车车辆研究所进行过)，图，(该技术在磁悬浮列车模拟中的应用)，图，(由国家自然科学基金委研究应用，待批准)，图，图，西南交通大学机车车辆研究所，文件：-罗/G:/娄_ SH _ PPT/铁道车

8、辆虚拟样机，成都，2003.08，目前，德国航空航天局已经通过SIMPACK程序完成了这项工作，并取得了成果西南交通大学机车车辆研究所，文件：-罗/G:/楼_ SH _ PPT/铁道车辆虚拟样机成都，2003年8月，虚拟样机应用领域，-机电设计仿真，-磁悬浮列车等新型轨道车辆，机电设计已广泛应用于航空和汽车行业并取得成功。铁路机电设计也取得了初步成功：例如， 摆式列车和交流传动控制的机电设计思想：在设计初期将机械和电子控制集成在一起，利用控制技术实现传统机械结构难以实现的目标。 因此，控制技术应包含在动态仿真中，以模拟机电产品的性能，如在独立车轮中采用主动控制技术。磁悬浮列车是一种典型的机电设

9、计理念，它彻底改变了传统的轨道车辆。磁悬浮列车应用实例：曲线通过：曲线通过时控制点间隙变化：曲线通过时整车振动：过桥：提升过程原理(运行程序)。西南交通大学机车车辆研究所，-罗/G:/娄_ SH _ PPT/铁道车辆虚拟样机2003.08成都，虚拟样机应用领域，-通用机械，-机器人，-航空航天，-等。随着科技的发展，成为现代设计的重要方法。同时，它将成为研究机构(大学、研究所等)的重要工具。)从事各种特殊研究。西南交通大学机车车辆研究所，文件：-罗/G:/娄_ SH _ PPT/铁道车辆虚拟样机成都，2003.08，在铁路领域，自100年前转向架出现以来，基本上没有什么实质性的变化转向架的设计一直是由机械工程师主导的机械结构设计，控制技术在汽车和航空领域的引入可能会对未来铁道车辆的发展产生革命性的影响。-转向架设计经历了经验设计、分析设计，机电设