基于多体动力学理论的装甲车动力学仿真研究

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针对目前虚拟仿真环境中实体运动的可信度较低和装甲车动力学仿真技术中三维模型的研究没有考虑悬挂系统的问题,本文采用N-E多体动力学方法分析了装甲车多体系统的运动学和动力学模型,提出了装甲车的运动学和动力学仿真分析计算方法,建立了机动性仿真模型以及车体垂直振动和纵向角振动的微分方程,并对其进行了动态仿真。为了验证该仿真结果的正确性,文中还利用机械系统动力学仿真专业软件ADAMS对装甲车进行建模与仿真研究。 在对装甲车运动学进行仿真分析时,本文分别讨论了装甲车所受的外力作用、履带的运动规律和车体的运动规律,并建立了运动学模型。根据实际需要简化了车辆模型和环境条件,将装甲车视为单刚体研究了直线运动和转向运动的算法,并提出了一种适合于履带式装甲车的姿态调整方法并对算法进行了优化,在基于VTP开发的装甲仿真系统中较好的实现了车辆的运动学仿真且逼真度较高。 在动力学仿真中,本文以近年来不断完善的多体动力学理论为基础,结合各种方法体系的优点,开展了基于N-E分析方法的装甲车动力学仿真计算方法的研究。采用多体树描述系统的拓扑结构,以卡尔丹角来描述刚体间的相对方位坐标,以矢量方法推导出刚体的运动学参数,根据牛顿定律和动量矩定理推导出描述系统动力学特性的牛顿.欧拉动力学基本方程。在分析过程中,本文将悬挂系统视为弹簧.阻尼的独立线性悬挂,建立车体的垂直振动和纵向角振动的微分方程,并利用Huston方法处理系统的约束问题。 最后本文以某型号的装甲车为仿真实例,利用机械系统动力学分析软件ADAMS对装甲车进行建模和机动性能与平稳性仿真分析;再用N-E多体动力学分析方法建立的动力学模型,在VTP开发平台上对该实例进行了动力学仿真,通过对比两者的仿真结果,证明基于N-E多体动力学分析方法所建立的模型和算法是正确的。
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