复杂产品通常都是复杂的大系统,往往由成千上万的零部件、子系统组成,其组成复杂,功能复杂,行为复杂。构建动力学仿真前处理模型,提取复杂产品中的构件层次信息、装配约束信息和力元信息,是分析复杂产品动力学性能的关键技术之一。目前复杂产品动力学仿真前处理模型的构建主要通过动力学分析软件自带的建模功能来实现,或者经由专用接口从其设计几何模型中导出,这些方法不仅效率较低且容易造成模型转换过程中动力学分析所需参数信息的丢失。针对以上问题,本文以高速列车为对象,研究了复杂产品动力学仿真前处理模型构建的关键技术,并基于CAA二次开发技术在CATIA系统中进行了动力学仿真前处理模型构建系统的开发及应用。第一章综述了复杂产品动力学仿真前处理模型构建的关键技术与国内外研究现状,包括多体动力学模型拓扑信息的提取、面向动力学仿真的几何简化模型构建和高速列车铁轨线路三维模型构建,讨论了上述技术目前存在的问题,并给出了课题来源与研究内容,介绍了本文的组织结构。第二章提出了基于知识导航的复杂产品多体系统拓扑信息提取方法。通过建立知识规则将高速列车系统的构件层次信息和装配约束信息以图的形式来描述,然后遍历其关联矩阵获得对应的层次和约束信息。建立高速列车系统力元知识规则,对高速列车系统的力元信息进行提取,通过力元零件的连接作用面识别力元的关联标志点,从而实现高速列车系统拓扑信息在前处理模型中的重构。第三章提出了基于结构特征识别的复杂产品前处理几何简化模型构建技术。根据模型结构层次知识对高速列车产品进行分解,将其中主要研究对象车体、转向架和轮对进行抽象简化建立简化模型库,通过零部件邻接特征的相似度计算实现复杂模型到简化模型的匹配。最后将复杂模型中零部件尺寸信息和位姿信息映射至简化模型中,从而实现高速列车几何简化模型与复杂模型结构信息的一致性。第四章提出了基于真实轨道信息参数驱动的铁轨线路建模技术。从真实轨道信息中提取高速列车动力学仿真轨道线路建模所需的参数,用三次抛物线来描述轨道的缓和曲线线路,通过对轨道线路缓和曲线参数和圆曲线位置要素的求解在CATIA中实现了轨道线路模型的构建。最后对列车运行时轮轨系统坐标系的变换进行了分析,并计算了列车运行时零部件的位姿。第五章进行了产品动力学仿真前处理模型构建系统的开发及应用。基于CAA二次开发技术在CATIA设计平台中提取高速列车系统中构件层次、装配约束和力元等拓扑信息,通过集成以上数据实现了高速列车动力学仿真前处理模型的构建。最后在运动仿真模块中实现了列车模型在轨道线路上的运动模拟和列车运动过程中各零部件的位姿信息数据的实时输出。第六章总结了本文的研究成果,并对今后的研究工作方向进行作展望。