精通ADAMS 2005/2007虛擬樣機技術 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:

作者:陳德民，槐創

出品人:

頁數:437

译者:

出版時間:2010-1

價格:56.00元

裝幀:

isbn號碼:9787122073143

叢書系列:

圖書標籤:

• adams
• 2
• ADAMS
• 虛擬樣機
• 仿真
• 機械設計
• 動力學
• 建模
• 控製係統
• MATLAB
• 工程仿真
• 汽車仿真

虛擬樣機技術深度探索：超越ADAMS 2005/2007的先進方法與應用 本書緻力於為機械工程、車輛動力學、機器人學及相關領域的研究人員、工程師和高級學生提供一個前沿且全麵的視角，探討虛擬樣機技術在現代工程實踐中的最新發展、核心理論與前沿應用。我們聚焦於超越特定舊版本軟件環境的普適性原理、新興的仿真技術範式以及復雜係統建模的集成化策略。 第一部分：現代多體動力學理論基石與高級建模方法 本部分將係統梳理支撐現代虛擬樣機技術的核心數學框架，並深入探討當前主流仿真工具所采用的先進求解技術。 第1章：多體係統動力學：從經典理論到高維非綫性 本章將從拉格朗日方程和牛頓-歐拉方程的現代詮釋入手，重點剖析處理約束動力學問題的最新數值穩定算法。我們將詳細探討廣義坐標選擇對仿真效率和穩定性的影響，特彆是如何有效處理柔性體連接和高頻振動問題。內容將涵蓋： 約束的數值處理： 比較基於微分代數方程（DAE）的穩定化技術，如哈默爾法（Hamel basis）和約束穩定化方法（如Baumgarte穩定化、懲罰法、絕對型/準坐標法）在處理復雜、非完整約束係統時的優劣。 高階導數與計算效率： 分析在考慮彈性效應和接觸力學時，如何利用高階積分器（如Runge-Kutta的更高階變種）來優化計算成本，同時保持足夠的精度。 坐標選擇的智能策略： 探討如何根據係統特性（如循環坐標、可鏇轉關節）優化坐標集，以降低係統的自由度耦閤度，提高求解器的收斂速度。 第2章：柔性多體動力學（Flexbody Dynamics）的集成化建模 虛擬樣機已不再局限於剛體假設。本章聚焦於如何精確地將結構彈性效應融入整體係統動力學分析中，這是現代復雜係統仿真的關鍵。 模態疊加法（Modal Superposition）： 深入剖析基於有限元分析（FEA）結果的模態提取過程，並詳細闡述如何將模態數據（主坐標）準確地耦閤到剛體運動方程中，包括不同模態截斷對係統動態特性的影響。 應變奇異點與幾何非綫性： 討論在大幅度變形情況下，模態基的有效性問題，並介紹幾何非綫性（如Green-Lagrange應變張量）在描述大轉動柔性體時的應用。 集成工作流： 重點闡述從FEA軟件（如Abaqus, Nastran）到多體仿真環境（如Simscape Multibody, MBDyn）的數據接口、格式轉換以及邊界條件處理的標準化流程。 第3章：接觸力學與摩擦模型的先進應用 接觸是機械係統中最復雜、最難精確建模的部分之一。本章提供接觸分析的最新進展，超越經典的庫侖摩擦模型。 非光滑動力學（NSD）： 介紹如何使用基於互補性問題（MCP）或變分不等式（VI）的框架來精確描述衝擊、粘著和滑動等非光滑接觸事件，這對於離散事件驅動的係統至關重要。 接觸算法的性能優化： 比較各種接觸檢測算法（如包圍盒、特徵追蹤）的魯棒性和速度，特彆是在處理大量並行接觸點（如齒輪嚙閤、鏈傳動）時的策略。 高級摩擦模型： 探討速度依賴性摩擦模型（如Stribeck模型、黏滯摩擦模型）的應用，及其在防止數值振蕩和提高低速/靜止狀態精度方麵的作用。 第二部分：復雜係統集成與數字化孿生前沿 本部分將目光投嚮係統級的集成與前沿的工程應用範式，特彆是涉及機電耦閤和實時仿真的主題。 第4章：機電耦閤係統（Mechatronic Systems）的聯閤仿真 現代工程對象往往是機、電、控、液一體化係統。本章聚焦於如何構建和求解這種異構係統的聯閤模型。 自動控製與動力學的集成： 詳細介紹如何將PID控製器、狀態反饋或模型預測控製（MPC）算法嵌入到動力學求解過程中，並討論控製係統時間尺度與機械係統時間尺度的耦閤挑戰。 嵌入式求解器設計： 探討不同求解器（如半隱式歐拉、BDF）對控製環路穩定性的影響，以及如何設計適應性時間步長策略來平衡控製精度和機械運動模擬的精度。 電磁場-機械耦閤： 以電機或傳感器為例，介紹利用有限元方法（FEM）進行電磁場計算，並將其結果（如電磁力矩、傳感器信號）實時反饋給多體係統模型的集成技術。 第5章：實時仿真與硬件在環（HIL）測試平颱構建 對於控製係統開發和安全驗證，實時仿真能力是核心要求。本章深入探討實現高保真實時虛擬樣機的技術路徑。 實時計算平颱的選擇： 比較基於FPGA、GPU加速和高性能多核CPU的實時計算架構，並分析它們在處理不同復雜度模型時的適用性。 模型簡化與降階（Model Reduction）： 闡述在保證係統關鍵動態特性不丟失的前提下，對復雜的柔性體或高頻自由度進行降階的技術，如Pade近似或 Krylov子空間方法，以滿足嚴格的實時性約束。 HIL測試的驗證與校準： 討論如何設計接口協議（如ASAM XCP），確保虛擬樣機模型與物理I/O設備之間的精確同步和數據傳輸的低延遲性。 第6章：麵嚮特定行業：車輛動力學與機器人路徑規劃的深化研究 本章通過具體的工程案例，展示先進多體動力學技術在關鍵領域的實際應用。 整車動力學與主動安全係統： 探討輪胎模型（如Pacejka Magic Formula的改進版）與懸架/轉嚮係統耦閤後的高保真建模，以及如何利用此模型分析ABS、ESC等主動安全係統的性能極限。 復雜機器人運動學與動力學： 針對高自由度並聯機構和柔順機器人的建模挑戰，介紹如何運用約束微分代數方程（CDAE）方法，精確處理運動鏈中的閉環約束和驅動力分配問題。 優化驅動與路徑規劃： 結閤優化算法（如序列二次規劃SQP），講解如何利用虛擬樣機環境對驅動器進行性能優化設計，並實現基於模型預測控製（MPC）的軌跡跟蹤。 結語：邁嚮智能化、自適應的虛擬工程環境 本書的最終目標是引導讀者掌握構建下一代虛擬樣機係統的能力，這些係統不僅能夠精確模擬物理世界，還能與人工智能、機器學習等前沿技術深度融閤，從而加速工程設計、優化和驗證的整個生命周期。我們強調理論的普適性與方法的先進性，確保讀者所學知識能夠快速遷移到未來任何先進的仿真工具和平颱之上。

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