船用大尺度结构门系统动态特性研究

论文摘要

本文运用多体系统动力学理论，对船用大尺度结构门系统的动态特性问题进行了探索研究。船用大尺度结构门系统是一个复杂的多体系统，该系统具有质量大，惯性大，加速度性能差等特点，而门的开启速度直接影响系统的反应灵敏程度，故船用大尺度结构门系统进行动力学研究的目的在于获得门运动时系统的动态特性，以便从系统的物理特性和动态特性出发，探索提高该门系统稳定性和准确性的技术途径。本文将虚拟样机技术引入到该门系统的研究中，并完成以下研究工作：1．描述了系统的物理特性，基于SolidWorks三维软件平台建立了系统详细的三维实体模型，在零部件外形、尺寸以及物理特性等方面与物理样机一致；2．基于ANSYS软件平台对门体结构进行了有限元分析，分析了在不同横摇角度下门体的变形和应力情况，验证门体结构的合理性；3．在静参考系中，对船用大尺度结构门系统进行了动力学分析，在动力学模型中引入碰撞与接触约束，使动力学模型更接近物理模型，从而使该模型更合理化，并求解了在静参考系中门体开启的动力学过程，并对牵引速度进行了优化设计；4．建立了船舶模拟平台，将船用大尺度结构门系统固接于平台上，通过重新定义系统的拓扑结构、连接关系、载荷、物理特性、求解方法，对系统在动态环境中的动态过程进行了仿真实验，分析了船舶纵横摇对系统动态特性的影响。本文研究船用大尺度门系统的动态特性，分析了一些动力学参数的计算及选择，给出了可供工程设计用的参数计算公式及选择方法，为船用大尺度结构门系统的进一步的设计和研究工作奠定了一定的基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景和意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 虚拟样机技术
• 1.2.2 多体系统动力学
• 1.2.3 接触动力学
• 1.3 本课题的研究内容
• 1.3.1 研究的技术路线
• 1.3.2 研究的内容
• 1.4 论文的组织结构
• 第2章 多体系统动力学与ADAMS基础
• 2.1 引言
• 2.2 多刚体系统拓扑构型描述
• 2.3 ADAMS中的动力学建模理论
• 2.3.1 广义坐标的选择和坐标变换
• 2.3.2 系统约束方程的建立
• 2.3.3 多刚体动力学方程的建立
• 2.4 动力学方程的求解
• 2.5 本章小结
• 第3章 系统结构分析
• 3.1 引言
• 3.2 系统的结构分析
• 3.3 系统运动过程分析
• 3.4 系统实体建模
• 3.5 门体的有限元分析
• 3.5.1 有限元模型的建立
• 3.5.2 计算结果与分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 系统在惯性系中的动力学分析
• 4.1 引言
• 4.2 系统的拓扑关系
• 4.3 多接触问题的处理
• 4.4.1 ADAMS中接触区域的离散化及判别
• 4.4.2 多刚体系统的接触动力学模型和接触力计算
• 4.4.3 ADAMS中接触分析的实现
• 4.4 虚拟样机的建立
• 4.4.1 模型的转换
• 4.4.2 约束的添加
• 4.5 仿真结果分析
• 4.5.1 仿真前处理
• 4.5.2 仿真结果分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 基于船舶模拟平台的系统仿真分析
• 5.1 引言
• 5.2 船舶模拟平台的建立及仿真
• 5.2.1 船舶模拟平台的建立
• 5.2.2 船舶模拟平台性能分析
• 5.3 约束的重新定义和拓扑关系的重组
• 5.4 仿真结果分析
• 5.5 本章小结
• 结论及展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢