机械工程中多体动力学的运用进展

　　摘    要：　随着科技的不断进步, 很多新的科学技术都被研发和应用, 多体动力学也作为一项高科技技术广泛的应用在机械工程领域。机械工程领域的很多设备设计和产品研发都需要应用多体系统系统学的相关知识。据此, 重点阐述了多提动力学在机械工程领域的具体应用, 希望为同行提供一些参考。

　　关键词：　多体动力学; 机械工程; 技术应用;

　　1、 多体动力学的概念及研究价值

　　多体动力学的研究是建立在多个物体动力学上, 所以又称之为多体系统动力学, 多个物体通过特定的铰链连接起来, 形成一种复杂的系统。这些物体根据性质不同, 可以分为多刚体系统和多柔性多体系统。多体系统动力学的研究涵盖了多种学科, 包括动力学、分析力学、有限元理论、连续介质力学、计算力学、控制理论等。

　　多体动力学的研究具有重大价值, 它推动了机械工程行业的快速发展。多体系统动力学的中的机械系统仿真分析技术使用的最为广泛, 其中有ADAMS和DADS两个系统的应用, 这两个系统可以对产品进行建模和求解, 从而预测产品的性能, 帮助实现产品最优化。尤其在机械工程领域的产品都是复杂的系统, 通过经典力学来求解很难达到理想的效果。现在多体系统动力学已经广泛的应用在机械工程的很多领域。

　　2、 多体动力学在机械工程领域的具体应用

　　2.1、 多体动力学在航空航天领域的应用

　　航空航天领域是我国重要的科学发展领域, 近年来也是不断在技术上有突破, 成为世界航天航空技术领先的国家之一。多体动力学在航空航天领域有较广泛的应用。飞机类似是一架精密的仪器, 里面的各个部件都是通过科学的设计, 才能到达完美的融合。飞机的机身设计、飞机零件制造、航空发动机等中都需要多体动力学的应用。比如飞机的外形设计, 主要分为绘图、流体力学分析、力学分析、多体力学分析、系统控制几个方面。有了多体动力学的分析, 可以很好的在计算机上建立飞机的模型, 从而对飞机模型进行最优化分析, 大大减少了人力物力的浪费, 也可以避免很多设计误差。还有航空航天上各种复杂的设备零件等, 都可以设计后应用多体系统动力学进行建模然后分析, 得出最优方案, 从而应用到生产上。

　　2.2、 多体动力学在机器人领域的应用

　　机器人也是我国研究到较早的一项领域, 但是传统的机器人有一个特点就是动作非常的机械化, 不够灵敏。对机器人领域熟悉的人都知道, 机器人主要由机械部分、传感部分和控制部分组成。而机械部分主要是刚性座、手部、腕部、臂部和3个关节组成, 这些组成在一起就是一个刚性多体系统, 刚性多体系统的运动轨迹和自由度有一定的局限性, 所以导致机器人的动作比较机械化。现在多体系统动力学的柔性多体系统可以很好的解决这个问题, 现在我国的材料工程技术也在不断地发展, 所以越来越多的能满足柔性多体系统的材料应用在机器人领域, 通过对柔性多体系统的建模和求解, 优化机器人的设计方案, 现在的很多机器人的动作灵敏度大大提升。

　　2.3、 多体动力学在车辆工程领域的应用

　　随着汽车工业的不断发展, 人们对汽车的安全性能、操纵稳定性和行驶平稳定及乘坐舒适性都有了越来越高的要求。但是, 车辆本身是一个复杂的多体系统集合, 人、车、环境为一体的相互作用, 传统的设计方法是经过反复的测试和模拟, 才能达到最基本的要求, 而且不能满足现在人们度车辆的要求。多体系统动力学的应用, 利用数字化样机对车辆的动力学性能进行计算机仿真, 可以建立车辆模型、经过分析和求解, 很快的能得出最优方案。

　　2.4、 多体动力学在机械数控机床领域的应用

　　机械工程领域中的各个行业都严格的精确度要求, 尤其一些设备, 设备精确度高, 才能生产出合格的产品。机械数控机床就是属于这类设备, 需要高度的精确度, 才能保证生产出的产品是符合要求的。机械数控机床是由主轴单元、回旋刀架、滚动导轨副、滚珠丝杠副几个部分构成, 也是属于刚性多体系统, 通过对该系统的参数分析在计算机上进行建模, 最后优化设计出的数控机床具有静刚度和动刚度高、抗震性高、灵敏度高、热变形小、自动化程度高及方便操作等优势。

　　3、 结束语

　　随着社会的不断发展, 经济水平不断的提高, 人们对很多产品的性能也是越来越重视, 多体系统动力学能够对产品进行虚拟同时预测其性, 这一技术使其得到了更多人的关注。尤其近年来, 多体动力学在机械工程领域广泛应用, 大大推动了机械工程领域的发展。相关科研人员应该更加重视多体动力学研究, 使其能够应用在更多的领域。

　　参考文献

　　[1]郭娟.多体动力学在机械工程领域的应用[J].山东工业技术, 2016 (03) :88.