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柔性液壓挖掘機械的動力學仿真

時間:2011-05-20 08:43:58 來源:未知
一、前言

    RecurDyn 軟件是韓國FunctionBay公司的旗艦產品,是新一代的多體動力學仿真分析軟件,它采用全新的運動方程理論和完全遞歸算法,計算極其快速穩定,非常適合于求解大規模的多體系統動力學問題,尤其是接觸問題和柔性多體動力學問題。

    RecurDyn 為用戶提供許多方便使用的功能(如親切的用戶界面、豐富的函數庫、子系統建模、圖形分層等),建模快捷、方便、直觀、準確。

    RecurDyn軟件與各類CAD/CAE軟件及液壓控制軟件等均有非常良好的接口關系,且其高效的求解效率使得多軟件聯合仿真解決大規模問題和實時仿真成為可能。

    由于軟件在理論上的先進性、良好的建模界面及接口關系,在國內外獲得充分肯定與認同,目前已廣泛應用于航空航天、軍事車輛、軍事裝備、工程機械、電器設備、娛樂設備、汽車卡車、鐵道、船舶機械及其他通用機械等領域。

    利用RecurDyn軟件,建立起液壓發掘機械“Zaxis200”的動力學模型。模型包含兩條履帶系統和底盤系統,并考慮了車架及履帶系統中輪架的柔性變形。仿真分析了加速行進過坎的振動情況,通過與實際測量數據進行比較,模型的準確性得到有效驗證。

    二、建模

圖1 車架與輪架的FEM模型

    通常,液壓發掘機械的履帶系統并不象汽車一樣有彈簧、阻尼一類的懸掛系統。變形主要集中在車架和履帶系統中承重輪架上,因此準確的動力學仿真分析是有必要考慮它們的彈性變形的。RecurDyn動力學軟件可以方便地與MSC/NASTRAN、ANSYS、I-DEAS等有限元分析軟件接口,將有限元模型傳遞到RecurDyn軟件中來,從而建立起含柔性零部件的剛柔耦合機械系統。本例中柔性體從MSC/NASTRAN中生成(見圖1)。履帶系統如履帶片、承重輪、主動輪等為剛體(見圖2),均由軟件模板生成,建模非常快速有效。其他部分如配重、發動機體、駕駛艙等用等效的質量、慣量替代,與車架的鏈接采用相應的彈簧阻尼器以模擬橡膠特性。

圖2 履帶系統

    三、行進過程的動力學仿真分析

    耐久性測試是每個車型必須考核的標準項目,它的目的是考察每一零部件在振動和沖擊作用下是否存在壽命缺陷。由于路面試驗測試的周期長、費用極高,仿真分析就變得非常有意義了。但在進行零部件耐久性分析之前,我們必須先準確獲取零部件受載的時間歷程,即需要準確的動力學仿真分析。然而,對于這樣復雜的動力學系統,以前的仿真分析難以給出令人滿意的動力學結果,這使得耐久性性能只能通過試驗才能確定。為了考察RecurDyn履帶式液壓發掘機械動力學仿真結果在耐久性分析上的可行性,本例對模型在加速過坎工況(見圖3)沖擊加速度進行了仿真。將結果在時間軸上拷貝,便可作為耐久性測試的載荷時間歷程數據。

圖3 整機模型