动力学分析与模拟软件在车辆工程中的应用

摘要机械计算机工程中包含多个工作模块，作为其重要的辅助工具与组成部分，动力学分析以及模拟软件具有重要地位和作用。本文主要针对动力学分析技术与模拟软件技术对辆工程应用进行简要分析，尤其对乘员座椅模型以及火炮后座等几种车辆系统进行研究。

【关键词】动力学 模拟 车辆

社会进步促进了计算机应用于发展，机械系统动力这门学科在这个过程中受到计算机技术的影响产生了质的变化。机械工程尤其是车辆机械系统在计算机的帮助下能够轻松运算、求解和建立数百个复杂的非线性微分方程。可见动力学分析及模拟软件作为计算机辅助工程技术具有重要意义。通过它对车辆的动态情况进行数据模拟能够最大限度的减少设计时间，提升产品的质量以及为发展提供良好条件与环境。本文具体对动力学分析与模拟软件在车辆工程中的应用问题进行阐述。

1 基于车辆动态系统的数学模型分析

在进行车辆研究过程中应当建立与其相适应的一般性车辆整车多体系统。尤其是在研究军用车辆以及火炮射击过程中，多体系统具有其他系统模型无法比拟的优势。其也就是建立含有m个彼此约束的关系和n个刚体以及可变形体的数学模型。从图1中可以看到，

未能方便系统方程运行自动数据求解，同行情况下，我们都会采用相对规范化的状态方程：

其中：

本文中的构型参量可见为：M1、M2、Mp、Me、L，它们分别代表悬挂、非悬挂以及成员座椅及火炮系统惯性的矩阵，L为车辆位置数矩阵。

除此之外还有受力分析：Fk1、Fk2、Fk3、Fn1，它们分贝代表了悬挂装置、车轮以及履带弹性力矩阵和悬挂装置组尼力矩阵。车辆动态系统会接受车辆行驶中的不平度随机以及火炮射击确定等过程中的多种激励，在单纯性的随机激励以及混合型的激励过程中，该系统对可靠的或者已接受的统计检验实验内容都能予以集合。此时，便可通过系统的状态方程采用注入Runge-Kutta（显示定步长法）、遍布长法以及多步Adams和多值法等方法进行求解。求解系统对位移、速度以及加速度等响应，序列代表输出募集和，并在此基础上对数据进行处理。在这个过程中应当给出系统响应的值，均方根以及相关的函数值等。这种类型的车辆动态系统经过技术鉴定，定名为VDAS，并转移到车辆研制过程中，并形成了多种类型的坦克、轻型载货车的分析研究中。

2 基于车辆工程的计算机行驶模拟

基于车辆工程的行驶平顺性试验主要是通过车辆动力分析以及模拟软件模拟座系统当中，乘员所应当承受的位移、速度以及加速度等样本数据。当前，我国在进行这方面的演技过程中主要参照的是国际标准ISO2631标准，其中对车辆平顺性的随机输入实验方法及车辆评价指标都有明确规定。

在进行试验过程中为了能够满足频谱分析的需要，在进行该试验过程中，采样的时间间隔应当尽可能的小，根据采用的定律对顶 。而当座椅系统中的相关序列数据进行和谱分析时，往往座椅系统的计算机程序会自动生成付立叶法。样本的序列则可以使用多种加窗的方法进行处理。

3 基于车辆工程的火炮射击计算机模拟应用

基于车辆工程的VDAS系统对车辆工程的多方面考虑，认为军用车辆本身具有特殊性，在进行射击后座以及火炮稳定性的模拟及运算过程中采用动态系统状态方程进行求解。通过这种方式得到相关序列样本数值。

应该指出:以往多数研究的是单独的车辆振动或火炮射去系统动态待性,这里所研究的则是车体和火炮运动状态相互偶合的坦克总、体终合动态特生,为了提高坦克射击的精确性。

车辆工程模拟中的悬挂装置英爱的那个具有预稳定性，其研究结果应当能够有效的控制火炮以及车辆的自适应性及控制能力。图2为火炮后座形成的位移和速度以及加速度等时间历程序列数据,而下面的方程为火炮后座运动及车体运动相关内容：

4 结语

综上所述，本文对动力学分析以及软件模拟进行简要论述，对该技术的创意与发展准备把握，对当前的车辆动力分析以及软件系统的应用情况加以阐明。该系统模型已经日渐完善并区域成熟。通过计算机模拟实车实验，包括对车辆的动态特性、总体和不见的设计实用性等等都能够展现出其技术效益。因此，不断充实和完善该系统模型与程序能够进一步使军用车辆与火炮工程设计获得更加宽广的发展空间。

参考文献

[1]居乃俊,履带车辆动态系统时间序列的统计模拟[J],兵工学报,2012(03):232.

[2]李炜,计算机辅助机械系统动力学分析与车辆主动悬挂控制分析的研究及应用[D].北京:北京理工大学.2010（13）：235.

[3]少光泽，林凯.履带车辆动态系统时间序列的统计模拟[J].北京理工大学学报.2011（11）：125-126.

作者简介

刘昊东（1984-），男，河南省新密市人。大学本科学历。现为郑州交通职业学院助教。主要研究方向为车辆工程。

作者单位

郑州交通职业学院河南省武陟县 454950