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基于PC-Crash的汽车与行人碰撞的仿真研究

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拖拉机与农用运输车 2008年第1期35卷 30-31,34页

作者：王国林鲁砚周孔亢江苏大学汽车与交通工程学院江苏镇江212013

通过分析汽车与行人碰撞的特点,建立常见人车碰撞事故的模型,利用PC-C rash软件进行多次模拟仿真,计算出相应的动力学参数及碰撞后行人的运动状态,总结出事故发生后人体头部与车体前部碰撞点的分布规律。最后在发动机罩结构性能的改善... 详细信息

通过分析汽车与行人碰撞的特点,建立常见人车碰撞事故的模型,利用PC-C rash软件进行多次模拟仿真,计算出相应的动力学参数及碰撞后行人的运动状态,总结出事故发生后人体头部与车体前部碰撞点的分布规律。最后在发动机罩结构性能的改善以及安全气囊的有效安装位置等方面提出了有效的保护行人的措施。

关键词：行人事故多刚体模型仿真碰撞点分布规律

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基于虚功原理的复杂水下拖曳系统稳态模型

舰船科学技术 2008年第5期30卷 67-71页

作者：马爱民徐德民西北工业大学航海工程学院陕西西安710072

为解决缆索中间存在大部件的复杂水下拖曳系统建模问题,将其简化为质心和铰接点多点受力的刚性杆结构,基于虚功原理建立系统的稳态动力学方程。详细分析了系统的虚位移关系和杆段的流体阻力算法,推导出矩阵形式的数学模型表达式,形式简... 详细信息

为解决缆索中间存在大部件的复杂水下拖曳系统建模问题,将其简化为质心和铰接点多点受力的刚性杆结构,基于虚功原理建立系统的稳态动力学方程。详细分析了系统的虚位移关系和杆段的流体阻力算法,推导出矩阵形式的数学模型表达式,形式简洁,意义明确,便于求解。求解该非线性方程组,得到系统的欧拉角稳态位形。仿真计算结果表明,该模型能较好吻合实际情况,准确反映系统结构变化对稳定姿态的影响,有效解决带中间部件系统的稳态计算问题。

关键词：水下拖曳系统多刚体模型缆索阻力虚功原理扫雷系统

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微型客车车身参数对翻滚性能的影响研究

机械设计与制造 2019年第5期 138-142页

作者：周廷美饶思敏莫易敏刘昌业武汉理工大学机电工程学院湖北武汉430070 上汽通用五菱汽车股份有限公司广西柳州540057

车身参数对车辆翻滚安全性能的影响很大。为给车辆概念设计阶段提供有效意见,研究了车辆的质心高度、车身高度、车辆轮距这三项车身参数对微型客车翻滚性能的影响。基于FMVSS208平台翻滚试验标准,利用多刚体仿真软件MADYMO建立了微型客... 详细信息

车身参数对车辆翻滚安全性能的影响很大。为给车辆概念设计阶段提供有效意见,研究了车辆的质心高度、车身高度、车辆轮距这三项车身参数对微型客车翻滚性能的影响。基于FMVSS208平台翻滚试验标准,利用多刚体仿真软件MADYMO建立了微型客车多刚体动力学模型,并验证了仿真模型的可靠性。采用单因素试验设计方法分别研究各车身参数对翻滚中车辆运动参数的影响规律。得出车辆质心高度与翻滚性能呈负相关;随着车身高度的增加,翻滚性能呈先变差后变好的趋势;车辆轮距与翻滚性能呈正相关的结论。

关键词：微型客车平台翻滚多刚体模型车身参数

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多分支拖曳扫雷系统姿态仿真模型

计算机仿真 2010年第6期27卷 10-14页

作者：马爱民徐德民西北工业大学航海工程学院陕西西安710072

为分析多分支、多部件拖曳扫雷系统的水下姿态,为提高系统的稳定性,采用简化为多点受力的刚性杆系模型,以欧拉角表示系统位形,建立了系统的虚位移关系和流体阻力算法,用连通矩阵解决了分支表达和计算问题,基于虚功原理建立了矩阵形式的... 详细信息

为分析多分支、多部件拖曳扫雷系统的水下姿态,为提高系统的稳定性,采用简化为多点受力的刚性杆系模型,以欧拉角表示系统位形,建立了系统的虚位移关系和流体阻力算法,用连通矩阵解决了分支表达和计算问题,基于虚功原理建立了矩阵形式的系统稳态方程,简化为求解N个二元非线性方程组得到系统的稳态位形。实例计算结果表明模型能吻合实际情况,能准确反映系统结构变化对稳定姿态的影响,可为类似系统的设计和使用提供依据。

关键词：水下拖曳系统多刚体模型缆索阻力计算连通矩阵

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链轮驱动系统的多刚体建模及分析

力学与实践 2005年第4期27卷 14-17,38页

作者：丁海峰任革学清华大学工程力学系北京100084

采用多刚体方法对链条链轮系统的驱动过程进行了建模和动力学分析.链节看作刚体,链轮看作等边刚性多边形,辊子看作两个链节之间的旋转副.啮合约束当作可变约束处理,当啮合力为正时,链节和链轮之间是固定约束,当力变负时,链节脱离链轮.... 详细信息

采用多刚体方法对链条链轮系统的驱动过程进行了建模和动力学分析.链节看作刚体,链轮看作等边刚性多边形,辊子看作两个链节之间的旋转副.啮合约束当作可变约束处理,当啮合力为正时,链节和链轮之间是固定约束,当力变负时,链节脱离链轮.利用龙格库塔法求解系统的拉格朗日方程.最后计算并分析了不同工况下的驱动过程,解释了系统的锁死现象,并进一步分析了两种避免锁死的处理方法.

关键词：链轮驱动系统多刚体模型建模分析动力学传动系统

基于人体生物力学的下肢肌力衰退老年人步态及肌肉特性研究

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基于人体生物力学的下肢肌力衰退老年人步态及肌肉特性研究

作者：闫相群河北工业大学

学位级别：硕士

如今，中国已经进入老龄化社会，人口老龄化和家庭空巢化给老年人的健康、生活以及医疗等带来了不可忽视的影响。随着年龄的增长，人体各项机能逐渐衰退，其中以下肢肌力衰退最为明显。下肢肌力是维持人体正常姿态、完成各种日常活动的... 详细信息

如今，中国已经进入老龄化社会，人口老龄化和家庭空巢化给老年人的健康、生活以及医疗等带来了不可忽视的影响。随着年龄的增长，人体各项机能逐渐衰退，其中以下肢肌力衰退最为明显。下肢肌力是维持人体正常姿态、完成各种日常活动的必需条件。下肢肌力衰退不仅会对人体行走的稳定性造成极大的影响，甚至还会引起老年人跌倒、骨折、关节脱臼等致残或死亡的严重后果。因此，对肌力衰退的老年人的步态和肌肉特性的研究是十分必要的。本文以下肢肌力衰退的老年人为研究对象，以解剖学知识为基础，利用Solidworks建立了符合人体解剖结构的骨骼模型，通过ADAMS来仿真研究老年人的步态和肌肉力学特征。这对研究老年人跌倒机理，合理规划老年人步态以及进行老年人行走辅助装置的研究具有很好的理论意义和现实意义。主要完成了以下几方面工作：1)建立了包含跖趾关节在内的人体行走过程中的多刚体动力学模型，得到多刚体系统动力学方程。通过对人体行走过程中图像的采集和人体惯性环节参数的获取，利用Matlab计算出人体行走过程中各关节的关节力矩。2)建立了一种符合人体生理特征的骨骼模型。利用ADAMS软件对该人体骨骼模型进行运动控制，模拟了老年人在一个步行周期的步态，得出人体各关节力矩的大小，此结果与通过Matlab计算得出的各关节力矩大小走向基本相同，验证了多刚体动力学模型的正确性。由实验数据可知，髋关节在行走过程中产生的关节力矩最大，是老年人防跌倒行走装备的重点施力部位，通过对老年人髋关节提供额外的转矩，来弥补老人自身髋关节转矩的不足，将是老年人防跌倒装置的工作方式。3)建立了人体下肢的肌肉模型。根据肌肉的直线理论，在ADAMS环境下的骨骼模型中设置了人体下肢9条肌肉的起止点，进而依据功能的不同将这些肌肉划分为5个肌群并在ADAMS中进行肌肉的力学特性分析。分析表明，股四头肌在老年人行走中产生的肌力最大，伴随着肌力的衰退，肌肉力量仅为正常肌力40%。为了防止股四头肌肌力衰退的老年人跌倒，除在髋关节提供额外的转矩外，还应在股四头肌位置至少增加500N的辅助力。

关键词：生物力学肌力衰退多刚体模型肌肉骨骼模型 ADMAS仿真

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同方学位论文库

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连铸结晶器非正弦振动机构动力学分析

连铸结晶器非正弦振动机构动力学分析

作者：马飞燕山大学

学位级别：硕士

结晶器振动技术是连铸技术的核心之一。其振动方式从矩形波、梯形波、正弦波到非正弦波不断发展成熟。根据不同的设计要求,结晶器振动装置也在不断改进和完善。常用的振动机构有四连杆机构、四偏心机构和电液振动机构等。对于机械式驱... 详细信息

结晶器振动技术是连铸技术的核心之一。其振动方式从矩形波、梯形波、正弦波到非正弦波不断发展成熟。根据不同的设计要求,结晶器振动装置也在不断改进和完善。常用的振动机构有四连杆机构、四偏心机构和电液振动机构等。对于机械式驱动的非正弦振动装置,目前还存在着一些尚未解决的问题。例如无法实现波形偏斜率可调性、无法应用于流间距较小铸机的改造等。生产实践表明,当采用非正弦振动后,尤其是机械非正弦,设备的冲击要远比正弦严重,而结晶器谐振技术就能够很好的减轻这个问题。本文在分析德马克非正弦波形的基础上介绍了一种结构简单,波形偏斜率能在线自动调节,投资低廉的伺服电机非正弦振动系统,给出了非正弦波产生的基理,并介绍了德马克波形的实现方法。文章将结晶器振动机构假设成刚体,采用复数矢量法分析了结晶器振动系统的运动学特性。根据某钢厂四连杆机构振动机构原理图采用Adams建立了振动机构的仿真模型,进行了运动学仿真及误差分析;进一步进行了动力学仿真,详细讨论了结晶器谐振技术,分析了缓冲弹簧力、弹簧安装位置、结晶器振幅和波形偏斜率对各铰支力及驱动力矩的影响。建立了伺服电机驱动的结晶器非正弦振动系统动力学模型,推导了其运动微分方程,求解了其固有频率及振型,发现该系统的固有特性优于椭圆齿轮非正弦装置,更有利于结晶器非正弦振动的最佳振动模式的实现。

关键词：连铸伺服电机非正弦振动多刚体模型谐振技术自由振动

实例轿车发动机罩与行人头部碰撞仿真及试验研究

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实例轿车发动机罩与行人头部碰撞仿真及试验研究

作者：程金东华南理工大学

学位级别：硕士

汽车-行人碰撞事故中行人损伤类型、分布的研究及改进汽车安全性、减少人员伤亡是汽车被动安全领域研究的热点和难点之一。针对我国道路交通环境和模式，进行行人碰撞保护研究是目前我国道路车辆交通安全领域急待解决的重要科技问题，... 详细信息

汽车-行人碰撞事故中行人损伤类型、分布的研究及改进汽车安全性、减少人员伤亡是汽车被动安全领域研究的热点和难点之一。针对我国道路交通环境和模式，进行行人碰撞保护研究是目前我国道路车辆交通安全领域急待解决的重要科技问题，也是推动社会进步的一项重要工作。本文采用计算机仿真和试验研究相结合的方法，采用计算机仿真模型计算导致损伤的主要动力学参数。预测和评估行人各部位的损伤风险。针对影响行人动力学响应的主要因素：碰撞速度、车辆结构、刚度特性进行参数研究，为改善车辆与行人的碰撞安全性以及行人损伤防护提供依据。本文主要内容包括：（1）使用多刚体三维分析软件MADYMO建立汽车-行人相撞仿真模型，再现了汽车与行人碰撞动力学响应过程，特别是碰撞时行人的运动轨迹。通过分析与行人伤害部位相关的动力学响应参数包括速度、加速度、碰撞力以及行人头部伤害指标HIC值等，研究了动力学响应参数与行人损伤部位及其伤情严重程度之间的内在联系，预测和评估了事故行人身体碰撞部位伤害风险。（2）研究了不同碰撞条件下行人头部的动力学响应特性。借助计算仿真模型，对行人头部碰撞汽车前部的动力学响应进行参数研究，包括选取参数分析变量、确定仿真运算真值表、计算不同碰撞条件下行人头部损伤动力学参数，分析了发动机罩和前挡风玻璃窗结构参变量对行人头部动力学响应及头部损伤的影响，为保护行人头部的汽车发动机罩和前挡风玻璃窗安全性设计提供了参考依据。（3）针对实例轿车发动机罩—行人头部碰撞时的伤害指标进行试验研究，设计了一套跌落试验方案，对9.4m/s的碰撞速度进行对比试验，通过将试验得到的碰撞加速度峰值和HIC值与仿真结果作对比，验证了仿真结果。

关键词：汽车一行人碰撞事故试验研究多刚体模型参数研究

概念设计阶段的轿车车身结构简化建模及碰撞分析

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概念设计阶段的轿车车身结构简化建模及碰撞分析

作者：桂春阳吉林大学

学位级别：硕士

概念设计是车身设计的前期阶段,需要在满足整车性能的前提下完成车身结构的设计和优化。车身结构详细壳单元模型建模周期长、模型修改困难,不适合应用在概念设计阶段,而多刚体模型和薄壁梁单元简化模型在建模时间、模型修改、碰撞优化... 详细信息

概念设计是车身设计的前期阶段,需要在满足整车性能的前提下完成车身结构的设计和优化。车身结构详细壳单元模型建模周期长、模型修改困难,不适合应用在概念设计阶段,而多刚体模型和薄壁梁单元简化模型在建模时间、模型修改、碰撞优化等方面具有明显优势,因此,在概念设计阶段建立准确的多刚体和薄壁梁单元简化模型,进行动态碰撞特性求解,进而修改和优化模型,对缩短研发周期及快速提高车身性能具有重要意义。本文首先建立了一种用于正面仿真碰撞的假人多刚体模型,该模型定义了车身结构和假人之间的多体动力学计算模型,车身模型由整车质量和适当刚度表示,通过推导多刚体模型的运动方程,编写MATLAB程序求解隐式微分方程组,从而得到该模型的正面碰撞特性。其次,推导出建立薄壁梁单元车身模型所需的梁单元截面力学特性,包括:截面面积、形心、弯曲惯性矩和扭转惯性矩,其中,根据实心任意截面梁扭转刚度的微分方程和扭转问题的弹性力学薄膜比拟解法,推导扭矩关于截面面积和剪力流的平衡方程,以及剪应力与扭转角的几何方程,从而求得任意数量腔室(开口、单室、双室、三室等)的,复杂薄壁截面扭转惯性矩的统一计算公式。采用有限元方法提取梁单元的塑性特性,结合梁单元建立轿车白车身简化模型。最后,建立了假人多刚体模型正面碰撞、轿车前纵梁简化模型正面碰撞和轿车白车身简化模型正面碰撞工况仿真,对比壳单元详细模型的变形模式、变形位移、速度曲线、加速度曲线和能量曲线等的一致性,并验证计算效率。同时,对车身前纵梁(矩形薄壁截面S型梁)进行了碰撞优化研究,提出了将响应面和遗传算法相结合的优化设计,在轴向压溃位移、截面厚度和截面边长的约束下,优化前纵梁截面面积。研究结果表明:与有限元假人模型相比,多刚体假人模型在正面碰撞工况中具有较好的一致性,且该模型的修改速度较快,可以在轿车的概念设计阶段快速评估假人的损伤水平。梁单元模型较详细模型具有相当程度的计算精度,并在计算效率上具有绝对的优势,可以满足在车身概念设计阶段的工程需求。优化后的前纵梁在满足约束条件下截面面积大大减小,达到了轻量化的目的。

关键词：概念设计简化模型多刚体模型碰撞特性遗传算法