來源：學術堂網，原文來自：湖北農機化，作者：李道力 于珈懿 高粼澤。

隨著科技的不斷進步，很多新的科學技術都被研發(fā)和應用，多體動力學也作為一項高科技技術廣泛的應用在機械工程領域。機械工程領域的很多設備設計和產品研發(fā)，都需要應用多體系統(tǒng)動力學的相關知識。據此，重點闡述了多體動力學在機械工程領域的具體應用，希望為同行提供一些參考。

多體動力學的概念及研究價值

多體動力學的研究是建立在多個物體動力學上，所以又稱之為多體系統(tǒng)動力學，多個物體通過特定的鉸鏈連接起來，形成一種復雜的系統(tǒng)。這些物體根據性質不同， 可以分為多剛體系統(tǒng)和多柔性多體系統(tǒng)。多體系統(tǒng)動力學的研究涵蓋了多種學科，包括動力學、分析力學、有限元理論、連續(xù)介質力學、計算力學、控制理論等。

多體動力學的研究具有重大價值，它推動了機械工程行業(yè)的快速發(fā)展。多體系統(tǒng)動力學中的機械系統(tǒng)仿真分析技術使用的最為廣泛，其中有ADAMS和DADS兩個系統(tǒng)的應用，這兩個系統(tǒng)可以對產品進行建模和求解，從而預測產品的性能，幫助實現(xiàn)產品最優(yōu)化。尤其在機械工程領域的產品都是復雜的系統(tǒng)，通過經典力學來求解很難達到理想的效果，現(xiàn)在多體系統(tǒng)動力學已經廣泛的應用在機械工程的很多領域。

多體動力學在機械工程領域應用

1. 多體動力學在航空航天領域的應用

航空航天領域是我國重要的科學發(fā)展領域，近年來也是不斷在技術上有所突破，成為世界航天航空技術領先的國家之一。飛機是一架精密的儀器，里面的各個部件都是通過科學的設計才能到達完美的融合。飛機的機身設計、零件制造、航空發(fā)動機等，都需要多體動力學的應用。比如飛機的外形設計，主要分為繪圖、流體力學分析、力學分析、多體力學分析、系統(tǒng)控制幾個方面。有了多體動力學的分析，可以很好的在計算機上建立飛機的模型，從而對飛機模型進行最優(yōu)化分析，大大減少了人力物力的浪費，也可以避免很多設計誤差。還有航空航天上各種復雜的設備零件等，都可以設計后應用多體系統(tǒng)動力學進行建模，然后分析得出最優(yōu)方案，從而應用到生產上。

2. 多體動力學在機器人領域的應用

機器人也是我國研究較早的一項領域，但是傳統(tǒng)的機器人有一個特點就是動作非常的機械化，不夠靈敏。對機器人領域熟悉的人都知道，機器人主要由機械部分、傳感部分和控制部分組成。而機械部分主要是剛性座、手部、腕部、臂部和3個關節(jié)組成，這些組成在一起就是一個剛性多體系統(tǒng)，剛性多體系統(tǒng)的運動軌跡和自由度有一定的局限性，所以導致機器人的動作比較機械化。現(xiàn)在多體系統(tǒng)動力學的柔性多體系統(tǒng)可以很好的解決這個問題，我國的材料工程技術也在不斷地發(fā)展，所以越來越多的能滿足柔性多體系統(tǒng)的材料應用在機器人領域。通過對柔性多體系統(tǒng)的建模和求解，優(yōu)化機器人的設計方案，現(xiàn)在的很多機器人的動作靈敏度大大提升。

3. 多體動力學在車輛工程領域的應用

隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，人們對汽車的安全性能、操縱穩(wěn)定性和行駛平穩(wěn)及乘坐舒適性都有了越來越高的要求。但是，車輛本身是一個復雜的多體系統(tǒng)的集合， 人、車、環(huán)境為一體的相互作用，傳統(tǒng)的設計方法是經過反復的測試和模擬才能達到最基本的要求。多體系統(tǒng)動力學的應用，利用數(shù)字化樣機對車輛的動力學性能進行計算機仿真，可以建立車輛模型、經過分析和求解，很快能得出最優(yōu)方案。

4. 多體動力學在機械數(shù)控機床領域的應用

機械工程領域中的各個行業(yè)都有嚴格的精確度要求，尤其是一些設備，設備精確度高才能生產出合格的產品。機械數(shù)控機床就是屬于這類設備，需要高度的精確度才能保證生產出的產品是符合要求的。機械數(shù)控機床是由主軸單元、回旋刀架、滾動導軌副、滾珠絲杠副幾個部分構成，也是屬于剛性多體系統(tǒng)。通過對該系統(tǒng)的參數(shù)分析在計算機上進行建模，最后優(yōu)化設計出的數(shù)控機床具有靜剛度和動剛度高、抗震性高、靈敏度高、熱變形小、自動化程度高及方便操作等優(yōu)勢。

結束語

隨著社會的不斷發(fā)展，經濟水平不斷的提高，人們對很多產品的性能也是越來越重視。多體系統(tǒng)動力學能夠對產品進行虛擬的同時預測其性能，這一技術使其得到了更多人的關注。尤其近年來，多體動力學在機械工程領域廣泛應用，大大推動了機械工程領域的發(fā)展。

參考文獻

[1] 郭娟.多體動力學在機械工程領域的應用[J].山東工業(yè)技術, 2016 (03) :88.

文章來源：聲振之家