摘要：目前，在科学和技术不断发展的大背景下，机械工程技术也在蓬勃发展。我国已经渐渐大发展为一个工业大国。在此背景下，我国如果想从工业大国向工业强国转变，最重要的标准之一就是我国机械工程的水平。由于我国机械工程起步相对较晚，并且在经济、政治、军事的影响下发展时间较短，与世界上工业强国和发达国家的差距比骄傲明显。鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对多体动力学在机械工程领域的应用提出了一些建议，仅供参考。
关键词：多体动力学；机械工程领域；应用
引言
随着社会的发展，在机械工程中智能化机械工程，一方面要追求生产设备的智能化和生产过程中智能化；另一方面，还要追求产品的智能化。因此，机械生产企业可以根据用户的需求和特征制定个性化高端服务产品，切实有效的完善用户的使用体验，提高工作效率，促使企业的稳健长远发展。
1、多体动力学简介
多体动力学是一门研究多体系统运动规律的科学，多体系统即多个物体相互连接组成的系统，主要研究系统的运动学及动力学关系。一般包括多刚体动力学系统与柔体动力学系统2大类。刚体动力学在研究过程中忽略物体的变形，将其假设为刚体。而柔体动力学则需要考虑物体的变形及应力情况。另外，在分析过程中，有些物体可作为刚体，而有些物体可作为柔性体处理，称之为刚柔耦合多体动力系统。多体动力学的关键在于建模方法与数值计算，其中建立正确的系统动力学方程尤为重要，对于复杂的动力学方程，需要依靠计算机的辅助，笔者采用ANSYS Workbench进行机构的动力学分析，建模重点在于各类运动副的创建，包括转动副移动副等。动力学分析结果包括某个构件或某个点的位移、速度、加速度以及某些运动副处的约束力、约束力矩等。
2、机械工程的现状
我国的机械行业在改革开放以来一直在快速稳定的发展，渐渐的成为我国的支柱型行业，在很大的程度上影响国家的经济发展。在国家提出《中国制造2025》以来，坚持“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本”的方针，旨在2025年实现成为制造强国的伟大目标。但是，在发展过程中，还有一些问题。
3、多体动力学在机械工程领域的应用
3.1虚拟迭代方法来获得零部件疲劳分析载荷边界的应用
（1）提出了一种路面时域信号分割及路面片段组合优化的载荷谱编制方法，通过增加大损伤值片段的循环次数来替换小损伤片段，实现了长里程路面的里程缩减，比利时路单个循环路面里程由2.61km缩减至1.49km，越野路单个循环里程由2.85km缩短至1.86km，山路单个循环里程由11.51km缩短至5.33km，加速了多体动力学模型虚拟迭代，且加速谱保留了原始谱损伤值、幅值特征和频率特征。（2）下摆臂及转向节在比利时路原始谱和加速谱两种载荷作用下的疲劳损伤分布一致且损伤值也很接近，下摆臂和转向节的最大损伤比值分别为1.081和1.205，表明了加速谱能够替代原始谱且加快了虚拟迭代的进程。运用此方法对耐久规范中的越野路及山路等长里程路面同样进行了里程缩减处理。（3）对摆臂和转向节进行了疲劳分析预测，分析结果其寿命能够满足疲劳性能目标，并最终通过实车道路耐久的验证。所述载荷谱编制方法为加速多体动力学模型的虚拟迭代提供了一种解决途径，具有较高的工程应用价值。下摆臂和转向节在原始谱和加速谱作用下疲劳损伤分布趋势一致且损伤值也很接近，表明了加速谱能够替代原始谱且加快了虚拟迭代的进程。最后，按照道路耐久规范分析了下摆臂和转向节的疲劳寿命，疲劳风险集中在节点10206附近，损伤值为0.214。疲劳风险集中在节点140416附近，损伤值为0.075。两者的损伤值均小于目标值1.0，表明其寿命能够满足疲劳性能目标。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆下摆臂和转向节在后期实车道路耐久试验中均没有出现裂纹及磨损等失效问题。
3.2玻璃升降器评价指标及动力学应用
为验证玻璃升降器动力学仿真模型的可靠性，将玻璃升降器系统固定在试验台架上，对相关平顺性指标进行试验。平顺性指标有：玻璃偏转位移（车长方向，即X方向）、钢丝绳拉力、玻璃上升速度、电机工作电流。具体试验方案如下：（1）由于玻璃偏转量会随玻璃上升而增大，所以在玻璃上进行划线ꎬ当玻璃上升3s（即将停止运动）时，用刻度尺测量并记录相对应的玻璃偏转位移（2）利用台架内部力学传感器输出钢丝绳拉力（3）利用台架外部速度传感器输出玻璃上升速度。在玻璃上升过程中X玻璃沿负向偏转，其前边缘与前尼槽底部接触，导致玻璃上升缓慢或卡滞选择玻璃上/下测点偏转位移及钢丝绳拉力作为动力学特性评价指标，其中，玻璃偏转位移反映了玻璃X负向偏转量的大小，影响玻璃的运动平顺性，钢丝绳拉力反映了玻璃上升时的总阻力，影响电机选型及钢丝绳的寿命，基于已建立的玻璃升降器动力学模型，进行了玻璃上升过程仿真。偏转位移试验与仿真的差值在0，3mm以内，试验平均值为69，6N仿真平均值为69，2N方差为1，3N2玻璃上升平均速度的试验结果为162mm/s将仿真结果取平均值后，再进行对比，结果发现误差低于5%，根据以上对标情况可知，玻璃升降器仿真分析结果精度较高，可用于指导后续性能优化工作。
3.3钢楔式活络端的力学性能
目前常用的钢楔式活络端主要分为2种，分别为单厢式活络端和双厢式活络端，单厢式活络端的主要受力部件是中肋板、钢楔和中板，中肋板焊接在2块槽钢之间，中板设置在固定端钢管的正中间，与中肋板相对，钢楔在使用过程中楔入至中肋板与中板之间，双厢式活络端分为活动端与固定端，在活动端与固定端之间可以楔入双排钢楔，活动端是2个矩形截面的箱型体，固定端是2个矩形截面的接口，活动端箱型体可以在固定端内滑动，固定端底部分别开有矩形孔洞，钢楔从孔洞内楔入（1）各试件间的承载性能存在很大差别。试件DXD2的屈服荷载为4790kN，是试件DXC屈服荷载的2郾7倍。试件DXD2的刚度为266郾7kN/mm，仅为试件DXC刚度的62%。相同结构形式的活络端，子母楔时的力学性能明显优于单面楔。因此，在活络端的使用过程中，为了更好地控制基坑变形，预防基坑事故，应采用子母楔式活络端。（2）单厢式活络端的最大应变发生在活动端与钢楔接触位置处，固定端应变很小，固定端最大应变值约为活动端最大应变值的1/50，约为钢楔处最大应变值的1/40；双厢式活络端的最大应变发生在活动端与钢楔接触位置及箱体侧壁。（3）单厢式活络端的破坏形态表现为中肋板与槽钢间的焊缝破坏及钢楔变形明显。提高中肋板与槽钢间焊缝的力学性能可以有效提升活络端的承载性能。（4）双厢式活络端的破坏形态表现为活动端侧壁发生失稳破坏，活动端与钢楔接触位置变形明显（呈“W冶形）。增加活动端侧壁的厚度或提升活动端侧壁钢材的强度能够有效提升双厢式活络端的力学性能。同时，在基坑阶段应考虑侧壁失稳对活络端承载性能的折减效应。
结束语
总的来说，在机械工程中智能化技术的应用，有助于提高机械工程生产效率，进一步减少机械生产过程中人工工作量，降低人工成本，促使机械生产工作效率的提升。
参考文献：
[1]黄小亮，基于多体动力学的船体分段吊装工艺仿真研究[D]，大连理工大学，2018.
[2]路栋栋，基于有限元和多体动力学的厢式半挂车疲劳寿命分析研究[D]，湖南大学，2018.
[3]刘力瑗，多体动力学在机械45号钢加工工程领域的应用[J]，世界有色金属，2017（13）：53+55.
[4]温国伟，多体动力学在机械工程领域的应用分析[J]，科技视界，2017（13）：89.
[5]佘航宇，多体动力学在机械工程领域的应用[J]，时代农机，2017，44（02）：42+44.
论文作者:顾帅
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/20
标签：动力学论文; 玻璃论文; 机械工程论文; 里程论文; 损伤论文; 疲劳论文; 侧壁论文; 《基层建设》2019年第24期论文;