传统的多体动力学诞生于二十世纪六十年代末期,与同时期稍早发展的有限元法不同,有限元法关注单个体或结构的力学细节,主要解决的问题有结构的强度校核、承载能力分析、固有模态计算等,而多体动力学则重点关注机械系统的动力学特性,包括部件运动规律、连接件约束反力、外驱动力,控制稳定性等。经过几十年的发展,多体动力学已与有限元深度融合,如今的多体动力学可同时求解刚体运动和柔性变形。
多体动力学根据系统中物体的力学特性可分为:多刚体系统、柔性多体系统、刚柔混合多体系统。
多刚体系统:可以忽略系统中物体的弹性变形而将其当作刚体来处理的系统,该类系统常处于低速运动状态;
柔性多体系统:系统在运动过程中会出现物体的大范围运动与物体的弹性变形的耦合,从而必须把物体当作柔性体处理的系统,通常为大型、轻质而高速运动的系统;
刚柔混合多体系统:系统中有部分物体当作刚体、部分当作柔性体来处理。
01
动力学分析
02
运动学分析
03
静平衡分析
01
牛顿-欧拉方法
02
kane方法
03
变分方法
04
图论方法
05
旋量方法
引用文献:胡永明,基于多体动力学的整车建模与仿真分析研究[D],大连:大连理工大学
多体动力学作为结构动力学的一个分支,在工程领域具有广泛的应用。
01
. 航空工程
在航空工程中,多体动力学被广泛应用于复杂系统的建模与分析中,具体包括:
直升机旋翼:直升机旋翼的动态行为对飞行稳定性至关重要。多体动力学可用于模拟旋翼在不同飞行条件下的气动载荷、振动特性以及与其他部件的相互作用,从而优化旋翼设计,提高飞行性能。
起落架:起落架是飞机着陆和滑行时的重要支撑结构。多体动力学分析可以模拟起落架在着陆过程中的动态响应,包括吸收冲击载荷、保持飞机姿态稳定等,确保起落架设计的合理性和安全性。
发动机矢量喷管调节机构:发动机矢量喷管能够调整推力方向,提高飞机的机动性。多体动力学仿真可用于分析喷管调节机构的运动规律、受力情况以及控制策略,为设计优化提供依据。
舰载机拦阻系统:舰载机拦阻系统在飞机着舰时起到关键作用,能够迅速将飞机速度降为零。多体动力学分析可以模拟拦阻索与飞机尾钩的相互作用过程,优化拦阻系统的性能和可靠性。
飞机发动机静叶调节机构:静叶调节机构用于调节发动机进气量,影响发动机性能。多体动力学仿真可用于分析静叶调节机构的运动特性、受力情况以及对发动机性能的影响,为设计优化提供支持。
无人机
起落架
02
航天工程
太阳能折翼机构
航天降落伞
航天飞机
03
汽车工程
汽车整车动力学
轮胎悬架系统
04
机械工程
齿轮传动
05
钻井工程
钻井
06
轨道交通
轮轨系统
07
生物力学
人体骨骼肌肉系统
08
机器人
工业机器人
END
DAP(Dynamics Analysis Platform)软件,是由西南交通大学沈志云院士带队轨道交通运载系统全国重点实验室动强组团队自主研发针对机械/机电系统运动学/动力学仿真分析的多体系统动力学仿真平台。多体系统动力学仿真软件(DAP)集成了国内外最新的理论研究成果,对标国外成熟的商业化软件通用及专业模块,是覆盖多个专业领域的系统动力学仿真软件。具有100%的自主产权和核心技术,源代码级别安全可控。自研几何处理内核,模型处理效率高,系统可扩展性强,支持业务需求定制。