弓網系統動力學仿真的案例
【CAE案例】高鐵列車弓網系統動力學仿真
01 案例介紹
弓網系統也稱受電弓/接觸網系統，它由受電弓、接觸網以及兩者之間的接觸力學和運動關系構成，是高鐵列車上的供電受流系統。受電弓與接觸網之間的接觸行為和受力情況是進一步研究評價弓網可靠性的基礎。
當弓網之間的接觸力過大時，弓網之間會有較大的摩擦力，導致線纜迅速磨損；而當兩者之間接觸力過小時，受電弓和接觸網可能會出現分離現象，接觸線上的高壓電會擊穿空氣，在受電弓和接觸網之間出現電弧，損傷其他電氣元件，進一步造成不必要的損失。
弓網動力學仿真的難點在于接觸網上使用的架空線纜拉伸模量遠大于壓縮模量。并且在預緊力和重力作用下，線纜會出現大變形現象。
這樣的力學行為明顯是非線性的，需要專門的模型進行描述。并且接觸網和受電弓之間存在接觸情況，需要合適的接觸設置以及非線性動力學求解器進行求解。
本案例將使用通用結構仿真軟件中集成CABLE線纜模型、接觸算法以及非線性動力學求解器，進行弓網系統的動力學仿真。
圖1 弓網系統
02 幾何模型與網格劃分
接觸網總長度為550m，受電弓可以使用彈簧-阻尼-質量模型進行簡化模擬，因此只需要使用簡單的點線建模即可。建模完成后的模型示意圖如下所示：
圖2 弓網幾何模型
接觸網和受電弓整體都使用線性單元進行網格劃分。
03 模型設置
圖3 弓網各部分組件示意圖
圖3中展示了接觸網上各組件的名稱，其中承力索和接觸線部分使用CABLE單元進行模擬，承力索和吊弦部分使用彈簧-質量模型進行模擬。受電弓使用彈簧-阻尼-質量單元進行模擬。
04 邊界條件設置
承力索和接觸線受到水平方向上的預張力后，承力索上的懸掛點設置為固定點，接觸線上定位器處給定豎直方向的剛度，固定水平方向的自由度。
展開 基于柔性梁的受電弓/接觸網動力學分析
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弓網仿真概述
弓網仿真的必要性
為保證弓網間的穩定受流，受電弓的弓頭滑板和接觸網的接觸壓力要保證在一定范圍內。對于弓網系統來說，接觸力的變化幅度越小越好，受流就越穩定，動態性能就約好。當接觸壓力過小和接觸電阻大時，弓網接觸部分將產生大量的能耗和電熱，嚴重時甚至造成離線；當接觸壓力過大時，接觸線抬升量增大，會使接觸線局部彎曲，引起疲勞損傷。
弓網動力學的主要任務就是抑制弓網間有害振動，確保受電弓的平穩受流，為列車告訴運行條件下弓網的結構選型和參數優化提供理論指導。
當前仿真現狀
目前進行弓網動力學仿真，主要是使用Simpack和有限元軟件剛柔耦合分析方法，例如，馬果壘等工程師借助有限元軟件和Simpack建立弓網剛柔耦合仿真平臺，對受電弓參數進行了深入分析；王華偉利用CAD軟件和有限元軟件建立受電弓和接觸網的實體模型，導入到Simpack中，建立受電弓和接觸網的動力學仿真模型，分析了受電弓的基本動力學特性。
但是，這種建模仿真存在以下問題：
（1）使用有限元軟件生成柔性體在Simpack軟件中只能考慮其線性模態性能，無法準確模擬接觸網高壓線的非線性性能；
（2）在多體軟件中，對有限元生成的柔性體進行接觸仿真，仿真速度比較慢；
（3）生成的柔性體無法在Simpack中直接編輯，必須返回到有限元軟件中編輯后并重新生成。
展開 RecurDyn 應用：基于多體動力學的齒輪傳動系統動力學仿真
但是，因為BEV（純電動汽車）/HEV（混合動力汽車）的齒輪變速箱會在各種駕駛條件下使用，瞬態響應仿真比以往更重要。多體動力學適用于此類機械系統仿真，RecurDyn/DriveTrain使工程師能夠動態地開發考慮各種瞬態條件的齒輪傳動系統。
文章來源:Recurdyn軟件
汽車系統動力學及仿真
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汽車系統動力學及仿真.part2.rar
Adams— 系統級多體動力學仿真平臺
Adams 是一款系統級多體動力學仿真平臺，被廣泛應用于汽車、能源、重型機械等多個行業。該工具凝聚了豐富行業應用經驗，能夠快速進行系統級的運動學、動力學仿真、系統級模態及振動分析、與控制系統集成的機電一體化分析、系統疲勞壽命分析等，包括基礎模塊、擴展模塊、車輛專用模塊、新能源專用模塊、實時仿真模塊等。
產品功能及特點
- 基礎模塊
采用 Adams 軟件基本模塊，可快速建立或導入參數化幾何模型，支持系統運動學、靜力學和非線性動力學分析。
- 擴展模塊
Adams 提供多學科軟件接口，包括與 CAD、FEA、控制及疲勞分析軟件之間的接口。
Adams/Control 支持將機械系統與控制系統聯合仿真，評估多學科系統整體性能
Adams/Flex 支持機械系統柔性化，評估機械系統部件彈性變形的影響
Adams/Durability 支持導出子系統或零部件載荷 - 時間歷程，評估系統內部件應力、應變、壽命，同時提供 MSC Fatigue 和 nCode DesignLife 接口，完成零部件的疲勞壽命預測
Adams/Vibration 支持系統振動特性分析，可進行減振、隔振等振動性能優化
- 車輛專用模塊
車輛仿真專用模塊 Adams/Car 支持用戶快速建立高精度的整車虛擬樣機，包括底盤（傳動系統、制動系統、轉向系統、懸架）、輪胎和路面、動力總成、車身、控制系統等。
- 新能源車專用模塊
新能源車專用模塊 Adams/Car EV 支持 FWD、RWD、AWD 多種動力總成布置，提供驅動、制動控制等相關模塊，支持 FMU 聯合仿真，能夠實現高保真度的機電控聯合仿真，對控制策略進行仿真驗證。
展開 非線性轉子系統碰摩現象的動力學仿真
非線性轉子系統碰摩現象的動力學仿真<BR><Font color=#FF0000><B>.PS.:</B>該帖附件于2006-09-30 10:20:58被清風明月評為3星級，為發貼者加分60。</Font><BR><Font color=#FF0000><B>點評:</B></Font>
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展開 工程系統動力學、建模、仿真與設計：拉格朗日圖與鍵圖方法 ￥15
工程系統動力學、建模、仿真與設計：拉格朗日圖與鍵圖方法
工程系統動力學、建模、仿真與設計.epub
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英文 |EPUB（真實）|2021年 |217頁 |ISBN ：無 |20.4 MB
本書介紹了有效的系統建模方法，包括拉格朗日圖和鍵圖，以及相關工程軟件工具20-sim的應用。內容面向工程學生和該領域的專業人士，支持他們理解和應用這些建模、仿真和工程系統設計方法。文本還包含展示部分已完成示例的視頻。
構架作彈性體處理時的客車系統動力學仿真.pdf
摘 要: 在SIMPACK多體動力學軟件中建立了完整的車輛系統動力學模型,其中構架利用ANSYS 有限元分析軟
件中得到的結構與模態將其彈性化處理,其余主要部件如車體、輪對及軸箱等仍作為剛體處理。通過模擬計算,
不僅獲得了車體、輪對等剛性處理部件的振動響應,而且得到了彈性構架的結構振動特性以及構架彈性處理對系
統各種安全性指標影響特性。研究結果表明,相對于剛性處理,彈性處理對系統垂向振動指標如構架垂向加速度
功率譜密度分布、輪軌力以及脫軌系數等有較大影響,而對系統橫向振動指標如構架和輪對橫向加速度等影響不
明顯。這種研究方式使得系統動力學研究中剛體與彈性體有機地結合起來。
關鍵詞: 構架; 動態應力; 彈性振動; 仿真
構架作彈性體處理時的客車系統動力學仿真.pdf
展開 多體動力學系統仿真技術的發展
多體仿真技術的發展分為3個階段：前期是以現代計算力學為基礎的“多體動力學仿真”階段，近期擴展到于結構、控制和優化結合的“多體系統仿真”階段，目前正走向結合機-電-控與多物理場的“多體產品仿真”階段。
多體動力學仿真時期
這一時期是多體仿真的萌芽期，從事多體仿真的多是機構動力學學者。20世紀70年代，隨著電腦應用的逐漸普及，以美國為主的許多大學的應用力學學者開始以牛頓的運動定律對機械構造組成建立可數字化的數學模型（Mathematical Models），這就是今天多體仿真的前身。
70年代中期至90年代中期是多體動力學的蓬勃發展期，許多重要的數學模型和算法、有效的數值解法，甚至幾何模型與數學模型關系的建立都是發生在此期間，其中影響較大的包括密西根大學的以Eduler Angles為旋轉自由度的三維數模，愛荷華大學的Eduler Parameters旋轉自由度、相對自由度和遞歸算法（RecursiveFormulation），伊利諾大學Dr. Shabana的模態柔性體算法等。到了90年代中期這些技術都已成熟，值得一提的是RecurDyn的研發團隊集成了以上學術成果，并且引入同時期發展成熟的有限元算法作為可承受大變形和接觸的柔性體數模，于90年代末，在微軟的視窗操作系統上發布了第一版的RecurDyn，也算是“多體動力學仿真”紀元的一個總成。
多體系統的仿真時期
這一時期是多體仿真的成長期，市場主導了多體仿真的內涵。在RecurDyn第一版發布的20世紀90年代末，電腦的容量和速度又達到了一個新境界，新的多體仿真技術要求和挑戰也隨之浮現，由此迎來了“多體仿真系統”的新紀元。由“多體動力學”引申而來，一般泛指包括機械構造、結構材料和控制（軟、硬）元件的整體系統。
展開 【技術貼】基于EXCITE 軟件風機系統動力學仿真
整機可靠性分析
結合動力學分析結果，可計算各部件不同時刻的受力情況，基于有限元線性載荷計算或模態應力恢復計算方法，可快速計算風機系統中各個部件在不同時刻的應力分布情況。
▲ 圖20 各部件瞬態應力分布
總結
基于EXCITE軟件平臺，可構建完整詳細風機系統動力學模型，可對于風機模型中滑動軸承潤滑以及摩擦磨損進行準確的計算，同時對于齒輪嚙合、軸系扭振計算、NVH特性以及可靠性進行相應的仿真。
希望以上信息對廣大有風機總成設計和分析需求的用戶有所幫助，如有任何問題，也歡迎發送郵件至我們的技術支持郵箱Mechanical_support_china@avl.com進行咨詢。
展開 線下培訓 | Adams機械系統動力學仿真培訓
培訓課程：
培訓時間：3月13日-14日
培訓地點：青島·海克斯康智慧產業園 高新區華貫路885號
適用人群：針對Adams初級應用人員，以實例操作為主，講解Adams相關概念、基本建模原則，學會利用Adams進行機械系統的建模、仿真、測試及輸出仿真結果等基本技巧。
培訓目標：
? 了解Adams及其相關概念和術語；
? 了解Adams基本的建模原則，學會爬-走-跑的建模技巧，通過實例操作提升軟件使用技能；
? 學會利用Adams進行中等難度機械系統的建模、仿真、測試及輸出仿真結果等基本技巧；
? 學會利用Adams各種技術支持方法，學會使用Adams產品的幫助文件，為將來更進一步的學習打下基礎。
培訓費用：培訓免費，上機培訓參加請自帶電腦
培訓咨詢：湯經理 13795389328或聯系客戶經理
培訓報名：
掃碼立即報名
展開 
工程系統動力學、建模、仿真與設計：拉格朗日圖與鍵圖方法 ￥15
工程系統動力學、建模、仿真與設計：拉格朗日圖與鍵圖方法
工程系統動力學、建模、仿真與設計.epub
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英文 |EPUB（真實）|2021年 |217頁 |ISBN ：無 |20.4 MB
本書介紹了有效的系統建模方法，包括拉格朗日圖和鍵圖，以及相關工程軟件工具20-sim的應用。內容面向工程學生和該領域的專業人士，支持他們理解和應用這些建模、仿真和工程系統設計方法。文本還包含展示部分已完成示例的視頻。
行業應用方案 | 多學科系統中的多體動力學仿真
靜力學仿真軟件主要用于分析結構產品在穩定狀態下的結構應力和變形，保證設計結構能夠符合強度可靠性設計要求，但是隨著機械結構越來越復雜，機構的運動場景越來越多，設計越來越輕量化的要求下，單純的靜力學分析已經無法滿足機構在高速運動，復雜接觸狀態運動下的仿真需求，需要動力學仿真來考慮結構在實際運行中的速度、加速度、阻尼等靜力分析中無法涉及的效應。
動力學是理論力學的一個分支學科，它主要研究作用于物體的力與物體運動的關系?？梢?em>仿真運動機構的動力學運行狀況，部件之間的配合狀態以及剛柔耦合仿真獲得部件在不同運動時刻的應力和變形，以及對運動執行機構的影響。對于各個學科中所關注的問題如機構的大變形，復雜的接觸關系，非線性，高效計算等問題是目前多體動力學分析中的技術難點和研究方向。
隨著計算機的發展，工程師借助計算機對運動機械的動力學特性進行數值模擬分析計算。多體動力學仿真分析方法可以在試驗前對運動機械進行仿真驗證，并且提供豐富的物理場信息，為設計者設計和改進運動機械提供有力依據。有利于提高設計水平、降低成本和縮短研制周期。通過多體動力學分析可以快速進行機構的剛體動力學分析、剛柔耦合動力學仿真分析，可以準確地考慮機構自身變形，連接副的非線性連接關系從而獲取機構在實際運行的狀態，為機構系統的改進設計提供準確有效的建設意見。
展開 『分享』資料共享：機械系統動力學仿真及其在adams中應用
這本書講了很多理論知識，前面章節主要講了機械系統多提動力學的知識，后面講了ADAMS的基本知識及操作并有實例講解，相比同類ADAMS書籍可能要難一些，但是是學習ADAMS 必須掌握的，希望大家看了之后有醍醐灌頂的感覺。
資料共享：機械系統動力學仿真及其在adams中應用
這本書講了很多理論知識，前面章節主要講了機械系統多提動力學的知識，后面講了ADAMS的基本知識及操作并有實例講解，相比同類ADAMS書籍可能要難一些，但是是學習ADAMS 必須掌握的，希望大家看了之后有醍醐灌頂的感覺。
