[發明專利]一種基于Simulink平臺的剛柔耦合動力學建模方法

有效

• 申請號: 201710260407.1
• 申請日: 2017-04-20
• 公開（公告）號: CN107103131B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: 陳學東;吳九林;姜偉;陸澄
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 張彩錦;曹葆青

1.一種基于Simulink平臺的剛柔耦合動力學建模方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)根據待分析系統的實際結構構建系統的三維CAD模型圖；

(2)對所述系統的三維CAD模型圖進行剛性部件子系統和柔性部件子系統的劃分，并根據劃分后獲得的剛性部件子系統在Simulink平臺上構建系統的剛性部件子系統模型；

(3)將所述柔性部件子系統中的柔性部件進行模態分析，并輸出模態分析結果；根據所述模態分析結果在Simulink平臺上構建系統的柔性部件子系統模型，以將柔性部件轉化為非線性狀態空間模型，包括柔性部件狀態空間模型S-Fun模塊底層支撐函數的自動化構建和柔性部件界面子系統模型的自動化構建；

(4)將構建的所述剛性部件子系統模型及柔性部件子系統模型予以相連，并施加載荷以及約束，從而完成系統的剛柔耦合模型的構建。

2.如權利要求1所述的基于Simulink平臺的剛柔耦合動力學建模方法，其特征在于，所述柔性部件狀態空間模型S-Fun模塊底層支撐函數的自動構建包括如下子步驟：

(2.1)通過柔性多體建模工具讀取所述模態分析結果，提取所述模態分析結果中的柔性部件整體信息、節點信息以及模態信息，構建原始信息庫矩陣；

(2.2)用戶重新定義柔性部件參數，包括參與計算模態階數的選取、模態阻尼，根據用戶定義重新生成計算用信息矩陣；

(2.3)根據所述信息矩陣自動化構建柔性部件非線性狀態方程以及輸出方程的系數矩陣，并程式化生成柔性部件狀態空間S-Fun模塊底層支撐函數。

3.如權利要求2所述的基于Simulink平臺的剛柔耦合動力學建模方法，其特征在于，所述柔性部件非線性狀態方程具體為：

其中，X為狀態向量，M為非線性時變的耦合質量矩陣，K為耦合剛度矩陣，C為綜合阻尼矩陣，I為單位矩陣，T為綜合外力矩陣U與接口節點輸入向量u間的轉換矩陣，滿足Tu＝U。

4.如權利要求1所述的基于Simulink平臺的剛柔耦合動力學建模方法，其特征在于，所述柔性部件界面子系統模型的自動化構建包括如下子步驟：

(3.1)在柔性多體建模工具界面輸入柔性部件接口信息，包括接口數目和接口ID；

(3.2)根據接口信息構建柔性部件計算過程中需要的傳感以及驅動組件，為柔性部件S-Fun組件提供輸入和輸出接口，從而構建柔性部件界面模型；

(3.3)設置柔性部件界面模型中S-Fun的界面參數，以實現柔性部件界面模型中的柔性部件狀態空間S-Fun模塊與柔性部件狀態空間S-Fun模塊底層支撐函數的互聯。

5.如權利要求1所述的基于Simulink平臺的剛柔耦合動力學建模方法，其特征在于，還包括步驟(5)：對所述構建的模型進行剛柔耦合動力學仿真分析，根據仿真分析結果，判斷是否需要進行模型修正：若是，則重復步驟(2)-(4)；若否，則完成系統的剛柔耦合模型的建模。