动力学主要仿真软件.pdf

车辆 1960 年，美国通用汽车公司研制了动力学软件 DYNA，主要解决多自由度 无约束得机械系统得动力学问题，进行车辆得 “质量－弹簧－阻尼 ”模型分析。 作为第一代计算机辅助设计系统得代表，对于解决具有约束得机械系统得动力 学问题，工作量依然巨大，而且没有提供求解静力学与运动学问题得简便形 式。 随着多体动力学得诞生与发展，机械系统运动学与动力学软件同时得到了 迅速得发展。 1973年 ,美国密西根大学得 N、Orlandeo 与，研制得 ADAMS软 件，能够简单分析二维与三维、开环或闭环机构得运动学、动力学问题，侧重 于解决复杂系统得动力学问题，并应用 GEAR刚性积分算法，采用稀疏矩阵技术 提高计算效率。 1977 年,美国 Iowa 大学在，研究了广义坐标分类、奇异值分解 等算法并编制了 DADS软件，能够顺利解决柔性体、反馈元件得空间机构运动学 与动力学问题。 随后，人们在机械系统动力学、运动学得分析软件中加入了一些功能模 块，使其可以包含柔性体、控制器等特殊元件得机械系统。 德国航天局 DLR早在 20 世纪 70 年代， Willi Kort üm教授领导得团队就开始 从事 MBS软件得开发，先后使用得 MBS软件有 Fadyna （1977）、MEDYNA （1984），以及最终享誉业界得 SIMPACK（1990）、随着计算机硬件与数值积 分技术得迅速发展，以及欧洲航空航天事业需求得增长， DLR决定停止开发基 于频域求解技术得 MEDYNA软件，并致力于基于时域数值积分技术得发展。 1985 年由 DLR开发得相对坐标系递归算法得 SIMPACK软件问世，并很快应用到 欧洲航空航天工业，掀起了多体动力学领域得一次算法革命。 同时， DLR首次在 SIMPACK软件中将多刚体动力学与有限元分析技术结合 起来，开创了多体系统动力学由多刚体向刚柔混合系统得发展。另外，由于 SIMPACK算法技术得优势，成功地将控制系统与多体计算技术结合起来，发展 了实时仿真技术。 基于多体系统动力学原理得机车车辆分析软件在 90 年代初得发展已就是如 日中天。其中几个比较著名得软件如下： 1 / 4 MEDYNA软件 MEDYNA软件就是由德国航空航天研究所于 1984 年推出得多体系统模拟软 件。 D、Wallrapp ，C、Futher，W 、kortum 等为此花了近十年得时间。该软件适 用于铁路、公路车辆、磁悬浮车辆以及一般机械系统动态模拟计算，程序用 Fortran77 编写。其较早得版本均在文本环境中进行包括刚体数目、坐标位置、 刚体间连结、外界激扰及输出变量等得定义，使用较为复杂。 MEDYNA在绝对 坐标系中定义系统后由程序自动完成系统方程得生成，通过选择不同得模块进 行包括静力学、动力学、特征值、频域、随机振动、时域积分、准线性化等计 算分析及数据与图形、动画得后处理功能。 MEDYNA得建模、计算功能极强， 提供了带有 FEM程序得弹性体前处理模块、广泛得线性分析方法以及较强得后 处理模块。 VAMPIRE软件 1989 年，由英国铁路道比研究所推出得 VAMPIRE软件，就是专门针对铁路 机车车辆系统开发得，软件具有自动建模功能，能完成包括轮对模拟、蠕滑力 计算、轨道曲线、轨道不平顺输入以及动力学特性预测，程序也可以考虑车体 得模态。 软件采用相对坐标系，通过人机对话得方式来定义机车车辆结构得几何尺 寸与参数，也可按规定格式输入数据文件，利用建模子程序，自动生成用矩阵 形