一种基于多体动力学汽车行吊液压缸载荷计算方法技术

本发明专利技术提供一种基于多体动力学汽车行吊液压缸载荷计算方法，包括以下步骤：S1、根据行吊的几何结构构建三维几何模型，并且赋值材料参数；S2、基于多体动力学，确定考虑自重情况下的控制方程；S3、确定刚体关节连接之间的自由度，并根据自由度确定关节的控制方程；S4、根据行吊与汽车之间的连接方式确定模型的固定约束，根据所吊物体的重量确定模型的纽曼边界条件；S5、根据多体动力物理场将模型划分网格：在关节连接处细化网格、刚体粗化网格。有益效果：通过关节连接的多个实体通过源与目标之间建立相对独立的坐标系，并且在此坐标系统下建立以源和目标之间的独立控制方程。行吊液压缸载荷的计算速度更快、结果精准度更高，且不需要重新建模。重新建模。重新建模。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多体动力学汽车行吊液压缸载荷计算方法


[0001]本专利技术属于土木工程计算力学领域，尤其是涉及一种基于多体动力学汽车行吊液压缸载荷计算方法。

技术介绍

[0002]在当今土木工程施工过程中，计算机辅助工程目前已得到广泛的应用。通过计算机数值计算的方式计算结构的应力、应变、疲劳、拓扑优化、屈服等方面，可以解决工程中安全分析、问题预测等问题。
[0003]采用传统静力学有限元分析法将汽车行吊看作是一个连续整体进行建模，无法准确地描述力与位移在行吊各部件之间的传递形式，以及在计算行吊在工作循环过程中，不同位置情况下液压缸的缸体载荷时，需要重新构建三维模型，从而重新数值计算。
[0004]从而寻求一种新的行吊液压缸缸体载荷计算方法，成为选用液压缸型号、判断行吊安全、预测液压缸使用寿命的关键。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种基于多体动力学汽车行吊液压缸载荷计算方法，以解决现有汽车行吊的静力学有限元数值计算方法重新建模的问题，同时解决传统算法适用性低，分析结果精准度低的技术问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0007]一种基于多体动力学汽车行吊液压缸载荷计算方法，包括以下步骤：
[0008]S1、根据行吊的几何结构构建三维几何模型，并且赋值材料参数；
[0009]S2、基于多体动力学，确定考虑自重情况下的控制方程；
[0010]S3、确定刚体关节连接之间的自由度，并根据自由度确定关节的控制方程；
[0011]S4、根据行吊与汽车之间的连接方式确定模型的固定约束，根据所吊物体的重量确定模型的纽曼边界条件；
[0012]S5、根据多体动力物理场将模型划分网格：在关节连接处细化网格、刚体粗化网格；
[0013]S6、采用MUMPS直接求解器求解；
[0014]S7、判断是否求解出不同大臂角度、两悬臂之间不同的角度以及外悬臂不同伸长量不同组合下的结果，如果没有则改变大臂角度、两悬臂之间的角度以及外悬臂的伸长量，返回步骤S5；否则输出所有结果；
[0015]S8、将行吊内所含内、外液压缸以及伸缩臂内液压缸结果可视化。
[0016]进一步的，在步骤S2中，控制方程如下：
[0017][0018]其中，
[0019]▽
·
表示散度；F表示变形梯度张量；S表示弧长的参数化几何变量；()
T
表示转置；f
v
表示体积力，在本模型中等于重力；u表示旋转中心位移矢量；I表示单位矩阵。
[0020]进一步的，在步骤S2中，将材料视作刚性，即该区域内的单元没有相对移动，包括：
[0021]赋值材料参数为材料密度；
[0022]刚性域控制方程为：
[0023][0024][0025][0026]其中，
[0027]∑F
ext
表示质元间作用力；∑M
ext
表示质元间作用力距；R是一个实数集，是由参数a和向量b组成，表示为反作用；u0表示旋转中心位移初始值；表示旋转轴矢量；θ表示转动角；X
M
表示旋转轴中心矢量、X
C
表示旋转中心矢量。
[0028]进一步的，步骤S3中的关节控制方程，包括：
[0029]在全局坐标系下，将同一个关节连接的多个连接件建立成一个含有一个源、一个或者多个目标的系统；
[0030]根据各刚体之间的关节连接方式，确定关节的控制方程，关节连接方式包括：铰链关节、槽关节、棱柱关节，其中：
[0031]铰链关节方程：
[0032][0033]式中，u
c,dest
表示目标旋转中心位移矢量；u
c,src
表示源旋转中心位移矢量；b
dest
表示目标反作用向量；表示相对源与目标系统反作用参数；表示相对源与目标系统反作用向量；a
r
表示旋转中心与旋转轴之间反作用参数；b
r
表示旋转中心与旋转轴之间反作用向量；表示指向关节中心的源轴矢量；R
src
表示源反作用实数集；R
dest
表示目标反作用实数集；
[0034]槽关节方程：
[0035][0036]式中，表示远离关节中心的目标轴矢量；
[0037]棱柱关节：
[0038][0039]进一步的，在步骤S4中，所述的纽曼边界条件包括：根据起吊重物的不同重量，施加不同的纽曼边界条件。
[0040]进一步的，在步骤S6中采用MUMPS直接求解器求解，包括：
[0041]主进程执行和符号分解；
[0042]进行稀疏矩阵LU分解，将矩阵A分布到处理器上，处理器对每个波前矩阵进行数值分解；
[0043]主进程将B和x分布到处理器进行因子计算。
[0044]进一步的，在步骤S7中求解范围包括：在起吊范围内，起重臂在循环工作中的任意位置时，行吊上所有液压缸内的压力。
[0045]进一步的，本方案公开了一种电子设备，包括处理器以及与处理器通信连接，且用于存储所述处理器可执行指令的存储器，所述处理器用于执行一种基于多体动力学汽车行吊液压缸载荷计算方法。
[0046]进一步的，本方案公开了一种服务器，包括至少一个处理器，以及与所述处理器通信连接的存储器，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述处理器执行，以使所述至少一个处理器执行一种基于多体动力学汽车行吊液压缸载荷计算方法。
[0047]进一步的，本方案公开了一种计算机可读取存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现一种基于多体动力学汽车行吊液压缸载荷计算方法。
[0048]相对于现有技术，本专利技术所述的一种基于多体动力学汽车行吊液压缸载荷计算方法具有以下有益效果：
[0049]本专利技术所述的一种基于多体动力学汽车行吊液压缸载荷计算方法，通过汽车行吊的几何结构构建三维几何模型，赋值材料参数；构建基于多体动力学本构控制方程；确定刚体关节连接的自由度，并确定关节连接的控制方程；确定边界条件，赋予行吊的体载荷；根据多体动力物理场将刚体粗划、关节细划网格；采用MUMPS直接求解器进行求解；并将所有
起吊位置情况下，行吊液压缸的缸体力结果可视化；得到行吊在工作循环中，悬臂在不同位置以及起吊不同重量的重物时，液压缸的缸体力大小，从而可以判断出汽车行吊的安全起吊极限，并且根据准确的缸体力可以预测出汽车行吊液压缸的使用寿命。
附图说明
[0050]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0051]图1是本专利技术一实施例提供的一种基于多体动力学汽车行吊液压缸载荷计算方法的步骤示意图；
[0052]图2是本专利技术一实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多体动力学汽车行吊液压缸载荷计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据行吊的几何结构构建三维几何模型，并且赋值材料参数；S2、基于多体动力学，确定考虑自重情况下的控制方程；S3、确定刚体关节连接之间的自由度，并根据自由度确定关节的控制方程；S4、根据行吊与汽车之间的连接方式确定模型的固定约束，根据所吊物体的重量确定模型的纽曼边界条件；S5、根据多体动力物理场将模型划分网格：在关节连接处细化网格、刚体粗化网格；S6、采用MUMPS直接求解器求解；S7、判断是否求解出不同大臂角度、两悬臂之间不同的角度以及外悬臂不同伸长量不同组合下的结果，如果没有则改变大臂角度、两悬臂之间的角度以及外悬臂的伸长量，返回步骤S5；否则输出所有结果；S8、将行吊内所含内、外液压缸以及伸缩臂内液压缸结果可视化。2.根据权利要求1所述的一种基于多体动力学汽车行吊液压缸载荷计算方法，其特征在于，在步骤S2中，控制方程如下：其中，
·
表示散度；F表示变形梯度张量；S表示弧长的参数化几何变量；()
T
表示转置；f
v
表示体积力，在本模型中等于重力；u表示旋转中心位移矢量；I表示单位矩阵。3.根据权利要求1所述的一种基于多体动力学汽车行吊液压缸载荷计算方法，其特征在于，在步骤S2中，将材料视作刚性，即该区域内的单元没有相对移动，包括：赋值材料参数为材料密度；刚性域控制方程为：刚性域控制方程为：刚性域控制方程为：其中，∑F
ext
表示质元间作用力；∑M
ext
表示质元间作用力距；R是一个实数集，是由参数a和向量b组成，表示为反作用；u0表示旋转中心位移初始值；表示旋转轴矢量；θ表示转动角；X
M
表示旋转轴中心矢量、X
C
表示旋转中心矢量。4.根据权利要求1所述的一种基于多体动力学汽车行吊液压缸载荷计算方法，其特征在于，步骤S3中的关节控制方程，包括：在全局坐标系下，将同一个关节连接的多个连接件建立成一个含有一个源、一个或者多个目标的系统；根据各刚体之间的关节连接方式，确定关节的控制方程，关节连接方式包括：铰链关
节、槽关节、棱柱关节，其中：铰链关节方...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜赓，黄志东，王永，杜岳丹，梁吉峰，李书广，翟九棋，马建龙，王宏玮，卫晓枫，贾雨龙，
申请(专利权)人：中国电建市政建设集团有限公司，
类型：发明
国别省市：