柔性多體動(dòng)力學(xué)全局仿真的碰撞檢測方法研究.pdf

1、本文在國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“柔性多體系統(tǒng)非連續(xù)動(dòng)力學(xué)建模理論與仿真技術(shù)研究”（No.10772113）的資助下，對柔性多體系統(tǒng)碰撞動(dòng)力學(xué)碰撞檢測方法以及結(jié)合碰撞檢測后的碰撞動(dòng)力學(xué)仿真做了研究。根據(jù)柔性多體碰撞動(dòng)力學(xué)的獨(dú)特需求，改進(jìn)了現(xiàn)有的一些實(shí)時(shí)碰撞檢測算法，發(fā)展出一種適應(yīng)于柔性多體碰撞動(dòng)力學(xué)仿真的碰撞檢測方法，并且以附加接觸約束方法為依托，根據(jù)碰撞檢測的結(jié)果自動(dòng)調(diào)整接觸約束方程，使動(dòng)力學(xué)方程適應(yīng)系統(tǒng)拓?fù)淠Ｐ偷淖兓?，完成柔性多體碰撞的整

2、個(gè)動(dòng)力學(xué)仿真過程。具體研究內(nèi)容和安排如下：
　　第一章為緒論。本章介紹了柔性多體碰撞動(dòng)力學(xué)中碰撞檢測的工程背景和研究意義，綜述了柔性多體碰撞動(dòng)力學(xué)的研究現(xiàn)狀，闡述了由于柔性體在碰撞過程中變形造成系統(tǒng)拓?fù)淠Ｐ偷母淖兘o后續(xù)動(dòng)力學(xué)仿真帶來的困難，指明了柔性多體碰撞動(dòng)力學(xué)碰撞檢測可以和某種碰撞動(dòng)力學(xué)求解方法配合，實(shí)現(xiàn)碰撞動(dòng)力學(xué)的仿真，最后提出了本文的研究任務(wù)。
　　第二章基于多體系統(tǒng)變拓?fù)渌枷?，將柔性多體系統(tǒng)碰撞分為非碰撞階段和碰撞

3、階段。根據(jù)這一特征，碰撞檢測也可以分為宏接觸檢測和微接觸檢測。根據(jù)兩種階段各自的特點(diǎn)，在宏接觸檢測中借鑒了包圍盒的思想，采用包圍盒方法進(jìn)行碰撞檢測，在微接觸檢測中基于接觸點(diǎn)動(dòng)態(tài)跟蹤思想對宏接觸檢測方法做了改進(jìn)，提出了接觸點(diǎn)動(dòng)態(tài)跟蹤檢測方法。本章闡述了宏接觸檢測方法和微接觸檢測方法，并通過算例驗(yàn)證了碰撞檢測方法在平面問題和空間問題應(yīng)用中的正確性，最后從計(jì)算效率上對本文采用的宏接觸檢測與微接觸檢測相結(jié)合的模式和傳統(tǒng)單一方法檢測模式做了對比，

4、顯示了接觸點(diǎn)動(dòng)態(tài)跟蹤檢測方法的高效性。
　　第三章將碰撞檢測與考慮速度突變的附加接觸約束方法相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對平面柔性多體碰撞動(dòng)力學(xué)的通用性仿真。本章先是指明了柔性多體碰撞動(dòng)力學(xué)的仿真流程，然后對非碰撞階段的柔性體動(dòng)力學(xué)方程、碰撞階段基于附加接觸約束的碰撞動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行了闡述，指出了不同階段之間相互切換時(shí)應(yīng)該注意的問題，最后通過對一個(gè)平面兩柔性桿橫向多次碰撞問題的算例仿真，從兼顧計(jì)算精度和計(jì)算效率的角度，對附加接觸約束方法和LS-D

5、YNA罰函數(shù)方法進(jìn)行了對比，改進(jìn)了LS-DYNA罰函數(shù)方法存在的不足，顯示了融入碰撞檢測以后的附加接觸約束方法具有的優(yōu)勢。
　　第四章將融入碰撞檢測的附加接觸約束方法推廣到三維空間問題，針對空間問題的特殊性，闡明了如何根據(jù)碰撞檢測結(jié)果建立空間接觸約束方程，以實(shí)現(xiàn)仿真程序?qū)臻g問題的碰撞動(dòng)力學(xué)仿真，并通過一個(gè)空間兩柔性桿橫向多次碰撞問題的算例仿真，驗(yàn)證了結(jié)合碰撞檢測后的附加接觸約束方法在解決空間碰撞問題的適用性，實(shí)現(xiàn)了空間柔性多體碰