机械工程中多体动力学的运用进展

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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动力学的相关知识。据此，重点阐述了多体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。

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。

多体动力学在机械工程领域应用

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所突破，成为世界航天航空技术领先的国家之一。飞机是一架精密的仪器，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、零件制造、航空发动机等，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. 多体动力学在机器人领域的应用
机器人也是我国研究较早的一项领域，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，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。

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的集合， 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。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，很快能得出最优方案。

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有严格的精确度要求，尤其是一些设备，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。

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的同时预测其性能，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。

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.

来源：学术堂网，原文来自：湖北农机化，作者：李道力 于珈懿 高粼泽。