發(fā)布時間：2021-08-24 10:53

　　隨著科技進(jìn)步與智能制造技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代機(jī)電產(chǎn)品不斷追求高品質(zhì)、高效率、高精度,以船舶、汽車、飛機(jī)以及航天器為代表的復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品受電氣性能和機(jī)械性能的約束,其內(nèi)部電纜的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不斷增大,柔性電纜的裝配質(zhì)量成為影響整個產(chǎn)品裝配效率和裝配質(zhì)量的關(guān)鍵。但是,由于機(jī)電產(chǎn)品內(nèi)部所需電纜種類較多、形態(tài)復(fù)雜、可裝配空間小,導(dǎo)致在實(shí)際的裝配過程中極易造成錯裝、漏裝、布局不合理或者干涉等現(xiàn)象。針對這一問題,本文基于電纜動力學(xué)建模的思想,探索在虛擬環(huán)境下進(jìn)行電纜裝配工藝仿真,以獲取電纜合理的裝配順序和裝配路徑,本文研究的主要內(nèi)容如下:（1）本文通過總結(jié)分析國內(nèi)外在一維柔性體力學(xué)建模方面的理論成果,采用粘彈性桿的非線性力學(xué)模型完成電纜的動力學(xué)建模。將電纜的空間形態(tài)分解為中心線的位姿和截面的扭轉(zhuǎn),利用有限元離散思想分析電纜各離散質(zhì)點(diǎn)在邊界條件變化的情況下產(chǎn)生的相互作用力和力矩,同時考慮摩擦耗散對電纜形態(tài)的影響,將電纜力學(xué)建模問題轉(zhuǎn)為動力學(xué)微分方程組的求解問題。（2）綜合比較多種常微分方程求解算法的計算效率和精度,本文采用半隱式歐拉法進(jìn)行方程的求解,仿真得到不同材料電纜的運(yùn)動形態(tài),以及電纜在不同運(yùn)動參數(shù)下的形態(tài)變... 

【文章來源】：大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．６粘彈性桿的非線性力學(xué)法示意圖??Ｆｉｇ．?１．６?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｎｏｎｌｉｎｅａｒ?ｍｅｃｈａｎｉｃｓ?ｍｅｔｈｏｄ?ｏｆ?ｖｉｓｃｏｅｌａｓｔｉｃ?ｒｏｄ??

?大連海事大學(xué)碩士學(xué)位論文???根據(jù)式（２．７）至（２．１０）可得：??＝?／ｃｓｉｎ＾?（２．?１３）??ａ：２＝ａｓ：ｃｏｓ?沒?（２．１４）??ｄ９?，?、??Ｔ?－?Ｔｎ＋?——?（２．?１５）??ｄｓ??綜上可得，彎扭度矢量可由電纜中心線的曲率／Ｃ（ｄ、撓率以及電纜橫截面相對??扭轉(zhuǎn)角的變化率＃得到，即柔性電纜在空間中的位姿可由參數(shù)／＾）和０完全確定。??ｄｓ．??２．３電纜動力學(xué)模型??２．３．１有限元離散??由于電纜空間形態(tài)復(fù)雜、計算量大，其在虛擬裝配環(huán)境中應(yīng)用時很難滿足實(shí)時性的??要求，因此本文研宄從實(shí)際需求出發(fā)，應(yīng)用有限元方法，將柔性電纜沿中心線離散成＾??個有序質(zhì)點(diǎn)，如圖２．４所示，每一個質(zhì)點(diǎn)在三維空間中的位置可在固定坐標(biāo)系中表示為??ｆ（／?＝?１，２，．．．，〃），則電纜中心線形態(tài)就可以通過質(zhì)點(diǎn)間的連線來表示。同時在每一個質(zhì)??點(diǎn)上關(guān)聯(lián)一個截面主軸坐標(biāo)系ｐ－ＸＭ）和參數(shù)０，則電纜在該質(zhì)點(diǎn)處的截面扭轉(zhuǎn)角忍可??通過計算Ｆｒｅｎｅｔ標(biāo)架與截面主軸坐標(biāo)系的相對轉(zhuǎn)動得到。??卜柔性電纜??離散丨丨?＼??模型ＪＬ?＼??？丨ｒ２?〇??豐ｎ?〇??ｃ??圖２．４柔性電纜離散模型??Ｆｉｇ．?２．４?Ｄｉｓｃｒｅｔｅ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｆｌｅｘｉｂｌｅ?ｃａｂｌｅ??－１５?－??

?大連海事大學(xué)碩士學(xué)位論文???尸?Ｗ?＝－（２．２１）??電纜離散質(zhì)點(diǎn)所受能量包括彈性勢能、重力勢能以及耗散能，其中彈性勢能又包括??拉伸變形、彎曲變形、幾何扭轉(zhuǎn)和材料扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的能量，重力勢能均勻分布在每一個質(zhì)??點(diǎn)上，耗散能由質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動時受到的內(nèi)部阻尼力產(chǎn)生。本節(jié)將會基于變分原理對離散質(zhì)點(diǎn)??所受力和力矩進(jìn)行具體分析。??２．?３．?２拉伸變形表達(dá)??柔性電纜發(fā)生拉伸變形會導(dǎo)致相鄰兩離散質(zhì)點(diǎn)間相對位置發(fā)生改變，從而產(chǎn)生抵抗??拉伸變形的拉伸力，且設(shè)電纜橫截面為剛性截面不發(fā)生剪切變形，因此電纜離散點(diǎn)的拉??伸變形如圖２．５所示。??Ｌ??ｒｉ?＂?＾?ｒｉ＋１??——０７＾??＜?：?＞??Ｌ；??圖２．５電纜離散點(diǎn)的拉伸變形??Ｆｉｇ．?２．５?Ｔｅｎｓｉｌｅ?ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｄｉｓｃｒｅｔｅ?ｐｏｉｎｔｓ?ｏｆ?ｃａｂｌｅ??由上圖可知，電纜相鄰兩離散質(zhì)點(diǎn)間距離為定值Ｌ，拉伸變形后電纜相鄰兩離散質(zhì)??點(diǎn)間距離變?yōu)�，由此產(chǎn)生的拉伸應(yīng)變計算公式如下：??Ａ?Ｈｋ＋ｉ?＿ｄｌ?（２．?２２）??（２．２３）??，?Ｌ??從而得到拉伸變形的能量方程表達(dá)式為：??Ｅｓｉ＾－Ｋｓ￡ｆ?（２．２４）??ｓ，／?２?ｓｉ??－１７?－??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]拖拽下大變形柔性線纜非線性力學(xué)特性研究[D]. 鄭天驕.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[4]基于懸鏈線理論的線纜建模和仿真研究[D]. 張永濤.南京航空航天大學(xué) 2013
[5]常微分方程數(shù)值解法及其應(yīng)用[D]. 李曉紅.東北師范大學(xué) 2008
[6]基于Pro/E的線纜裝配規(guī)劃系統(tǒng)的研究與設(shè)計[D]. 王金芳.南京航空航天大學(xué) 2008



本文編號：3359852