基于Adams的弹射座椅运动仿真分析
adams运动仿真分析
基于Adams的机器人仿真xxxxxx.xx摘要：机器人是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学技术的产物，用来协助或代替人类工作。
机器人可用于生产制造业，可以替代人从事危险的工作。
它在制造业、医学、农业、建筑业甚至军事等领域中均有重要用途，研究和开发一套机器人仿真系统是非常必要的。
adams是虚拟样机领域非常优秀的软件，它能根据实际运动系统建造仿真虚拟样机，在物理样机建造之前分析出系统的工作性能，并能方便地改进和优化。
本文简要分析了虚拟样机技术和机器人国内外发展的现状和趋势并提出阐述了研究意义。
关键词：机器人，虚拟样机，仿真，adamsThe Robot Based On Adams SimulationWu XiaoyongWuhan Polytechnic University . WuhanAbstract: the robot is advanced integration of cybernetics, machinery and electronics, computer, material and the product of bionics technology, used to assist or replace human work. The robot can be used in the production of manufacturing industry, can replace people engaged in dangerous job. It in manufacturing, medicine, agriculture, construction and even military, etc all have important USES, research and develop a set of robot simulation system is very necessary. Adams virtual prototype field is very good software, it can according to the actual motion system building simulation in virtual prototype, physical prototype was built before the analysis of system performance, and can easily improvement and optimization. This paper briefly analyzes the virtual prototype technology and the present situation of the development of robots at home and abroad and the trend and puts forward the significance of the research paper.Keywords: robot, virtual prototype, simulation, Adams0.引言机器人技术是近几十年来迅速发展起来的一门高技术，它综合了机械与精密机械、微电子与计算机、自动控制与驱动、传感与信息处理以及人工智能等多种学科的最新研究成果，是典型的机电一体化技术，是目前科技发展最活跃的领域之一。
毕业设计(论文)-基于adams的汽车操纵稳定性仿真分析.docx
摘要随着汽车技术的发展，用户对汽车性能的要求越来越高，汽车行业的竞争逐渐加剧。
在产品开发中采用虚拟样机分析的开发策略，已成为各大汽车公司缩短产品开发周期、减少产品开发费用、提高产品开发质量，从而提高竞争能力的主要做法。
以多体动力学为理论基础的ADAMS软件是由美国MDI公司开发的一种机械系统动力学分析软件。
目前己成为世界各主要汽车公司及其零部件供应商的主要动力学仿真软件。
利用ADAMS／Car软件，建立了包括前后悬架、转向、车身、动力总成、轮胎、路面等系统在内的整车多体动力学模型。
应用该模型进行了稳态回转、转向回正性、转向盘角阶跃输入、转向盘角脉冲输入、蛇行等仿真分析，同时还以操纵稳定性中的角阶跃试验为例，分别分析了汽车的质心高度、前后位置、前后悬架弹簧刚度和整车载荷等参数对操纵稳定性的影响。
仿真结果表明，该车具有良好的操纵稳定性，从分析来看质心略微前移汽车的操纵稳定性得到改善；而适当的降低质心高度、增加前后悬架弹簧刚度、和减少载荷，有利于整车的操纵稳定性。
关键词：ADAMS；仿真；操纵稳定性Simulation Analysis of Vehicle Handling Stability of Santana2000 Based on ADAMS/CarABSTRACTWith the development of the vehicle technology，and concerning about the car performance，the competition of the car industry becomes more and more intense．In the exploitation of the production，one of the main methods is to use the virtual prototyping technology to exploit the production of car，which may deeply shorter the competition ability，lessen the expenses，improve the quantity，and enhance the competition ability．Based on the multi-body dynamics theory exploited by Mechanical Dynamics，Inc，the ADAMS is a type of software of dynamic analysis of mechanical system．At present，many main car corporation and their accessory suppliers use the ADAMS an their main software of dynamic analysis of mechanical system．The article builds a whole vehicle model that contains suspension，stabilize bar, steering，body，powertrain，tires and road etc by using ADAMS／Car．Appling the full vehicle model，have performed Steady static circular test simulation，returnability test simulation，Steering wheel angle step input simulation，Steerwheel angle pulse input simulation，Pylon course slalom test simulation，and through triangular bump pulse input simulation test,several main factors are discussed in order to study the rule of vehicle parameters affecting on handing stability, including mass gravity center height, the location of center of mass, leaf spring stiffness and the load.The simulation results show that handing stability of the vehicle is good. From the analysis of the test, the centroid slightly forward is beneficial to handing stability. And suitably reducing the height of mass center, increasing front and rear leaf spring stiffness and load reduction can be improved handling stability performance.Key Words: ADMAS；Simulation；Handling Stability目录摘要 (I)ABSTRACT (II)引言 (1)1 绪言 (2)1.1 课题的研究背景 (2)1.2 课题研究的历史及发展现状 (3)1.2.1 车辆操纵稳定性研究历史及现状 (3)1.2.2 车辆动力学仿真技术发展及现状 (4)1.3 小结 (6)2 基于ADAMS/Car 的车辆建模 (7)2.1 ADAMS/Car 建模基本原理 (7)2.2 车辆仿真模型的相关参数 (8)2.3 前悬架模型的建立 (8)2.4 后悬架建立 (10)2.5 转向系模型的建立 (12)2.6 轮胎模型的建立 (13)2.7 车身模型 (15)2.8 动力模型的建立 (15)2.9 整车模型装配 (16)2.10 小结 (16)3 汽车操纵稳定性仿真试验及影响因素分析 (17)3.1 汽车操纵稳定性概述 (17)3.2 转向盘转角阶跃输入仿真试验 (18)3.2.1 车速为105km/h下的转向盘角阶跃输入仿真试验 (18)3.2.2 不同速度下转向盘角阶跃输入仿真试验 (20)3.2.3 不同弹簧刚度下转向盘角阶跃输入仿真试验 (21)3.2.4 不同质心高度转向盘角阶跃输入仿真试验 (24)3.2.5 质心前后位置转向盘角阶跃输入仿真试验 (25)3.2.6 满载与空载转向盘角阶跃输入仿真试验 (27)3.3 转向盘转角脉冲输入仿真实验 (28)3.3.1 汽车在105km/h下的转向盘转角脉冲试验 (28)3.3.2 不同速度下转向盘转角脉冲试验 (29)3.4 转向回正仿真试验 (31)3.5 稳态回转仿真实验 (32)3.6 蛇形仿真实验 (33)3.7 小结 (36)全文总结 (37)参考文献 (38)致谢................................................................................................ 错误!未定义书签。
ADAMS柔性体运动仿真分析研究及运用
拟出机构动作时的动态行为， 同时还可以分析构件的 振动情况。
一、 ADAMS 柔性体理论
ADAMS 柔性模块是采用模态来表示物体弹性的， 它基于物体的弹性变形是相对于连接物体坐标系的弹 性小变形， 同时物体坐标系又是经历大的非线性整体 移动和转动这个假设建立的。其基本思想是赋予柔性 作或人工修磨复杂曲面。这样虽然也可以得到较好的 质量， 但生产率低， 对工人的技术水平要求也高。现经 采用 CAD / CAM 集成技术后收到较好效果， 设计、 制造 水平和生产率均上了一个台阶， 这也正是模具制造业 创新发展的方向。 本系统用人—机交互的方式， 不片面追求集成的 自动化程度， 在实用的前提下考虑其先进性， 是当前一 种行之有效的实用型集成途径。
图l 引入柔性体的焊枪仿真运动 图6 不同阻尼系数时振动比较 图5 焊丝盘质量对振动影响 图4 焊枪端部横向振动曲线
再减 速 到 0 这 一 过程的振动曲线。 从图中可以看到： 曲线 符 合 总 的 运 动规律， 有明显振 动。 2. 0s 以 后 （ 即速度降为零后 0. 5s ） ， 开始趋于稳定， 振幅不超过 0. 03mm， 可以开始焊接， 不影响定位精度。 对焊枪的振 动进行比较分析： l） 焊丝盘焊丝最 多与 最 少 情 况 下 的振 动 比 较 见 图 5 。2 ） 系统阻尼系 数不同时的振动情况比较见图 6 。图 5 中实线表示焊 丝盘焊丝最多时焊枪端部振动曲线， 图中虚线表示焊 丝盘焊丝最少时焊枪端部振动曲线。由图 5 可见， 焊 丝减少时， 振幅降低， 稳定时间缩短。 图 6 是设置 不同 的 阻 尼 系 数 情况 下 得 到 的 振 动曲线， 实线对应 的 阻 尼 率 为 0. 05 ， 虚线为 0. 2 。 由图 6 可以看到， 阻尼率对焊枪振幅的影响并不明显， 但对系统的稳定时间有明显影响。当 阻 尼 率 为 0. 2 时， 系统振动曲线与阻尼率为 0. l 时接近， 但当阻尼率 为 0. 05 时， 系统很难达到稳定。由此可见， 适当增加 系统阻尼， 可以缩短系统稳定时间。 根据以上分析可以得出以下结论： 焊枪在启、 停阶 段由于加、 减速造成焊枪头部有一定的振动， 但振动振 幅不大于 0. 2mm， 稳定时间不超过 0. 5s， 即使在焊枪 携带焊丝质量发生变化情况下， 也不例外。所以， 焊接 机器人总体方案从振动角度考虑， 也是可行的。
adams运动仿真教学
起重机的建模和仿真，如下图所示。
1）启动ADAMS1. 运行ADAMS，选择create a new model;2. modal name 中命名为lift_mecha;3. 确认gravity 文本框中是earth normal (-global Y)，units文本框中是MKS；ok4. 选择setting——working grid，在打开的参数设置中，设置size在X和Y方向均为20 m，spacing在X和Y方向均为1m；ok5. 通过缩放按钮，使窗口显示所有栅格，单击F4打开坐标窗口。
2）建模1. 查看左下角的坐标系为XY平面2. 选择setting——icons下的new size图标单位为13. 在工具图标中，选择实体建模按钮中的box按钮4. 设置实体参3.53.数；On ground Length :12Height:4Depth:85. 鼠标点击屏幕上中心坐标处，建立基座部分6. 继续box建立Mount座架部件，设置参数：New partLength :3Height:3Depth: 3.5设置完毕，在基座右上角建立座架Mount部件7. 左键点击立体视角按钮，查看模型，座架Mount不在基座中间，调整座架到基座中间部位：①右键选择主工具箱中的position按钮图标中的move按钮②在打开的参数设置对话框中选择Vector，Distance项中输入3m，实现Mount 移至基座中间位置③设置完毕，选择座架实体，移动方向箭头按Z轴方向，Distance项中输入2.25m，完成座架的移动右键选择座架，在快捷菜单中选择rename，命名为Mount8. 选择setting—working grid 打开栅格设置对话框，在set location中，选择pick 选择Mount.cm座架质心，并选择X轴和Y轴方向，选择完毕，栅格位于座架中心选择主工具箱中的视角按钮，观察视图将spacing—working grid ，设置spacing中X和Y均为0.510. 选择圆柱实体绘图按钮，设置参数：New partLength:10mRadius:1m选择座架的中心点，点击左侧确定轴肩方向，建立轴肩，单击三维视图按钮，观察视图11. 继续圆柱工具，绘制悬臂①设置参数：New partLength: 13mRadius: 0.5m②选择Mount.cm作为创建点，方向同轴肩，建立悬臂③右键选择新建的悬臂，在快捷菜单中选择part_4——Rename，命名为boom④选择悬臂，移动方向沿X轴负向，实现悬臂的向左移动：1）右键选择工具箱中的position按钮中的move按钮2）在打开的参数对话框中，选择vector，distance中输入2m，点击悬臂，实现移动⑤右键点击实体建模按钮，在弹出的下一级菜单中选择导圆角工具，设置圆角半径为1.5m⑥左键选择座架上侧的两条边，点击右键，完成倒角12. 选择box按钮图标，创建铲斗①设置参数：New partLength : 4.5Height: 3.0Depth: 4.0②选择悬臂左侧中心点，命名为bucket，建立铲斗③右键选择position按钮下一级按钮move按钮④在打开的参数对话框中，选择vector，distance中输入2.25m，选择铲斗，移动方向沿全部坐标系X轴负方向，实现铲斗的横向移动⑤在主工具箱中，选择三维视图按钮，察看铲斗⑥继续选择move按钮，设置参数中选择vector，distance中输入2.0m，选择铲斗，移动方向沿全部坐标系 Z轴负方向，实现铲斗的纵向移动⑦移动完毕，选择主工具箱中的渲染按钮render，察看三维实体效果，再次选择render按钮，实体图则以线框显示⑧右键点击实体建模按钮，再弹出的下一级按钮中选择倒角工具，在打开的参数设置对话框中，设置倒角Width为1.5m，⑨选择铲斗下侧的两条边，完毕单击右键，完成倒角⑩右键选择实体建模工具按钮，再下一级按钮中选择Hollow按钮，在打开的参数设置对话框中设置参数Thickness为0.25m选择铲斗为挖空对象，铲斗上平面为工作平面，完毕点击右键挖空铲斗3）添加约束根据图示关系，添加链接①在主工具箱中，选择转动副，下方的参数设置对话框中，设置参数 2 bod——1 loc和pick feature②选择基座和座架，然后选择座架中心Mount.cm，旋转轴沿y轴正向，建立座架与基座的转动副③继续用转动副按钮，建立轴肩与座架间的转动副，设置参数为2 bod——1 loc 和Normal to grid，选择轴肩和座架，再选择座架中心点，建立转动副④继续用转动副按钮，建立铲斗与悬臂间的转动副，设置参数为2 bod——1 loc 和Normal to grid，选择铲斗与悬臂，再选择铲斗下侧中心点，建立转动副⑤选择主工具箱中的平动副，设置参数2 bod——1 loc和pick feature，选择悬臂与轴肩，再选择悬臂中心标记点，移动方向沿X轴正方向，建立悬臂和轴肩间的平动副⑥右键点击窗口右下角的Information 信息按钮，选择约束按钮，观察是否按要求施加约束，关闭信息窗口⑦检查完毕，选择仿真按钮，对系统进行仿真，观察系统在重力作用下的运动4）添加运动①选择主工具箱中的旋转运动按钮，右键点击座架中心标记点，在弹出的选择窗口中，选择JOINT_mount_ground,给座驾与基座的转动副添加转动运动②选择俯视图按钮，观察旋转运动副的箭头图标③右键点击该运动，在弹出的快捷菜单中选择motion_mount_ground——modify在修改对话框中，修改function项为360d*time④重复上述动作，在轴肩和座架之间建立旋转运动Motion_shoulder_ground,⑤右键点击该运动，在弹出的快捷菜单中选择motion_shoulder_ground——modify在修改对话框中，修改function项为-STEP(time,0,0,0.10,30d)⑥重复上述动作，在铲斗和悬臂之间建立旋转运动Motion_bucket_boom⑦设置运动函数为45d*（1-cos（360d*time））⑧右键点击主工具箱中旋转运动按钮，选择下一级平行运动按钮，点击悬臂中心平动副，在悬臂和座架间建立平行运动⑨设置平行运动函数为STEP（time，0.8，0，1，5）⑩选择主工具箱中的仿真按钮，设置仿真参数END Time：1；Steps：100，进行仿真5）测量和后处理①鼠标右键点击铲斗，打开右键快捷键，选择测量measure②系统打开参数设置对话框，将Characteristic设置为CM Point，Component 设置为Y,测量Y向位移。
基于ADAMS软件的室内机器人运动仿真分析
术 Applied Technology 应 用 技
基于 ADAMS 软件的 室内机器人运动仿真分析
冯嘉鹏
渊 广州威控机器人有限公司袁 广东 广州 51 0001 冤
摘 要：为了采用仿真技术对机器人进行优化设计袁 针对室内机器人的移动底盘袁 建立了底盘的运动学模型袁 确定了约 束条件袁 基于 ADAMS 软件建立了虚拟样机袁 并进行了运动学仿真分析遥 分析结果证明了模型的准确性袁 为其底盘的 优化设计提供了理论基础遥 关键词：机器人曰底盘结构曰仿真分析曰ADAMS 软件 中图分类号：TP24曰TP391.9 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2019.08.073
过程中的规律袁 对于其他许多不重要的因素可以不
予考虑遥 本次运动学模型的建立主要是考虑移动底
盘 4 个驱动轮上的驱动机构和底盘悬挂机构的力学
关系遥
2.1 移动底盘的运动学模型
建立双轮差速驱动方式的移动底盘运动学模
型袁 并作如下 3 项假设院 一是移动底盘在地面进行
运动时袁 总体为刚性结构袁 不考虑弹性变形曰 二是
室内机器人的底盘结构主要是指底盘悬挂机构 渊见图 1冤袁 与汽车的底盘结构类似袁 主要由下托 板尧 弹簧减震器尧 支撑结构等组成遥 由于其驱动装 置主要安装在底盘结构的下托板上袁 因此下托板是 其主要的受力部件袁 需要保证其足够的强度和硬 度遥 弹簧减振器布置在支撑板和下托板之间袁 每个 弹簧减震器两端都设有特别的支座与其两端进行连
渊1冤
删山 兹闪衫
本次设计的移动底盘所选的参考坐标系袁 其原
点选择驱动轮转轴连线的中点袁 即图 3 中的 M 点遥
基于ADAMS的抖振座舱系统仿真研究
图 3 抖振座舱系统的仿真模型
3.2 运动学仿真
利用 ADAMS/Solver 进行仿真分析计算， 给定抖振座舱的质 量， 弹簧、 阻尼参数， ADAMS/Solver 就会自动输出抖振座舱的力、 位移的变化曲线。 这些仿真结果在 ADAMS/Postprocessors 中可以根据需要调 用， 也可根据实际要求进行数据处理， 输出所需要的动画和数据 曲线，从而能够清晰地看出它们在仿真过程中的变化规律。以 某型飞行模拟器抖振座舱为例， 其总质量不大于 500Kg， 抖振频 率为 （10～60 ） Hz 可调， 抖振幅值为 （0～2 ） mm。 我们根据动力学仿 真计算可以得到并抖振座舱振动的位移随时间的变化关系， 如 图 4 所示。
cockpit vibrating system for flight simulator. It described the structure of the system composition and work －
ing principle， and established a dummy sample of simulate model applying ADAMS simulation analysis soft－ ware， by kinematics simulation we got the model curve of the amplitude of motion simulation， analyzed and vide to basis for design in the actual development and production process. Key words： Vibrating cockpit； Flight simulator； Kinematics simulation
单自由度人体—座椅模型舒适性的仿真研究
从表格中的数据可以看出，弹簧刚度对座椅的固有频率 f0、最大传递率 A、10Hz 传递 90 率 B 和舒适性指数 R 值[15]均有影响，f0、A、B 均随弹簧刚度的增大而增大，10Hz 传递率增 大的幅度相对较小，舒适性指数 R 值随弹簧刚度的增大而减小，变动较为显著，也可见 f0、 A、B 均增大，R 值必定减小。阻尼值对最大传递率 A、10Hz 传递率 B 和舒适性指数 R 值有 影响， 固有频率随阻尼有所波动， 因为在阻尼不大的情况下， 它对系统固有频率的影响很小， 基本可以忽略，舒适性 R 值随阻尼值的增大而增大，主要原因为最大传递率 A 随阻尼的增 95 大而减小并且很显著[16]，阻尼越大对运动的衰减程度越大。
座椅的几何模型的源文件为 CATIA 文件，来源为李尔汽车零件（武汉）有限公司，座 椅的几何模型要经过查看分析各部分的连接情况 [3]，期间分析的座椅骨架的结构及连接方 40 法、各部分的功用及大致的材料情况[4]，查看了座椅坐垫和靠背的模型构造[5]，然后从将模 型从 CATIA 文件导出 STP 文件， 在 Pro/E 软件中从新定义座椅的坐标点， 以便于在 ADAMS
表 1 传递特性曲线上所需数据 Tab.1 Transfer characteristic curve on the required data 共振频率 f0 处 频率（Hz） 传递率 X/Y 2.98 4.04 2.54 2.78 -2A/ 2 处
10Hz 处 3.37 2.81 10.00 0.14
25
30
0 引言
在本章，要进行座椅动态舒适性的仿真研究，要将座椅的实体模型导入 ADAMS 软件 中建立虚拟样机，根据座椅动态舒适性实验标准进行仿真。主要分析座椅的传递特性[1]，座 35 椅的力学试验结果[2]。分析得到的仿真曲线，计算座椅舒适性的评价指标。最后进行简单理 论计算，对比结果。
用adams进行仿真第六讲
境)、A/Solver（求解器）和A/PostProcessor(后处理)。
另外还有一些特殊场合应用的附加程序模块， A/Rail( 机车模
块 ) 、 A/Driver( 驾 驶 员 模 块 ) 、 A/Tire( 轮 胎 模 块 ) 、 A/Linear(线性模块)、A/Flex(柔性模块)、A/Controls（控制模 块 ） 、 A/Car( 轿 车 模 块 ) 、 A/FEA （ 有 限 元 模 块 ） 、 A/Hydraulics （ 液 压 模 块 ） 、 A/Vibrations( 振 动 模 块 ) A/Exchange(接口模块)、A/Animation（高速动画模块）等。
计算机仿真技术
主讲教师：张春燕
xiangyutianji@
课件制作者：张春燕
上次课重点内容回顾
MATLAB/SIMULINK主要用于工程领域的哪方面仿真？ SIMULINK和MATLAB相比，各有什么优缺点？ SIMULINK模块库按功能分为哪几类？
信号通路中MUX和DEMUX的作用各是什么？
得到分析结果之后，结果通常要与实验结果进行对比， 这些对分析结果进行处理的过程是在后处理器完成的。后处 理器一般都提供了曲线显示、曲线运算和动画显示功能。 ADAMS仿真分析结果的后处理，可以通过调用后处理模 块A/PostProcessor来完成。 A/PostProcessor具有很强的后处理功能，可以回放各种 仿真结果，可以绘制曲线， 还有它可以对仿真分析曲线进行 一些数学和统计计算；可以输入试验数据绘制试验曲线，同 仿真结构进行比较；可以进行分析结果曲线图的各种编辑。
国内虚拟样机技术的研究尚处于起步阶段，主要是对 虚拟样机概念和结构的研究， 对虚拟样机要求的相关技术， 如数据库技术、CAD／CAM技术、网络技术、分布交互仿 真技术有一定的基础，但尚未发现支持虚拟样机的工具与 环境。总体来看，与国外相比还有很大差距。
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基于Adams的弹射座椅运动仿真分析
摘要：针对某型火箭弹射座椅稳定杆结构及伞箱射伞方式改变的状况，存在着射伞过程中伞系统与稳定杆产生干扰的风险。
本文采用多体动力学分析软件对射伞过程中伞系统与稳定杆的空间运动轨迹进行仿真，从而判断射伞过程中伞系统是否会与稳定杆发生干扰，为该型座椅的设计提供技术支持。
关键词：多体运动仿真模型柔性体建模轨迹
某型火箭弹射座椅（以下简称A型座椅）是与新一代飞机配套研制的新型座椅，采用了多项新产品、新技术，其采用的新型射伞机构将伞箱沿与弹射轴线成一定夹角向后上方射出，从而缩短伞系统拉直时间，有利于提高座椅性能。
A型座椅并非第一个采用稳定杆和射伞箱方式的座椅，之前的B 型座椅也采用了类似方式，并且在射伞过程中未发现伞系统与稳定杆产生干扰的现象。
但由于A型座椅与B型座椅在稳定杆结构及射伞箱角度（A型座椅比B型座椅两个稳定杆前端轴心距减少了300?mm 以上，且其射伞机构将伞箱沿与弹射轴线成一定夹角向后上方射出，而B型座椅将伞箱沿弹射轴线射出）等方面发生了变化，为了判断A 型座椅射伞过程中伞系统（含操纵带、伞绳和伞衣）与稳定杆是否发生干扰，需要对伞系统和稳定杆的运动情况进行仿真研究。
对于该文所述的干扰问题，可以采用两种方法进行探讨。
其一是
试验的方法，就是采用真实的弹射试验方法，并在不同弹射速度情况下进行试验考核；其二是仿真的方法，就是建立仿真模型和仿真环境，进行仿真测试。
由于试验费用昂贵、耗费时间长，而且试验需要规定比较多的限定条件，会限制试验结果的应用，而仿真的方法既经济又高效，并且在仿真测试方面，可以复现仿真环境，从而为设计产品的改进或维护提供可靠的数据。
对于弹射座椅这类复杂的产品，仿真的作用体现在从设计到样品试制直到产品性能测试等各个阶段，运用仿真手段可以评估设计方案、优化设计参数、提高座椅性能，从而为设计提供技术支持，达到缩短研制周期，降低费用,提高质量的目的。
1 仿真说明
1.1 仿真类型
仿真的数学模型有静态模型和动态模型，其中动态模型又分为连续系统模型和离散系统模型。
连续系统仿真是对系统状态量随时间连续变化的系统的仿真研究，本文的研究对象就属于动态连续系统模型的范围。
1.2 仿真环境和方法
由于对弹射座椅的多体动力学仿真在本公司尚属首次，并无相关经验可供借鉴。
在项目初始阶段，仿真人员进行了大范围的技术探讨与研判，最终确认靠单一学科技术无法完成此类仿真，采用多学科交叉技术才是解决问题的惟一办法，于是提出并在工程上实现了多学科
虚拟样机分析软件Adams和CFD流体运动仿真相结合的解决办法。
2 仿真工况
根据工程需要，本次仿真选取了三个有代表性的工况，见表1。
仿真从射伞箱时刻（即自由飞阶段结束时刻）开始，至救生伞拉直结束，由Adams对各个工况下人-椅系统、伞系统、伞箱的姿态和轨迹等进行仿真，通过动画实时显示，从而判断伞箱、伞系统和稳定杆是否会发生干扰。
3 仿真过程
本次仿真以地面坐标系为计算坐标系，地面坐标系坐标原点固连于大地，位于射伞箱时刻飞行员眼位，x轴为逆航向方向，y轴竖直向上，z轴按右手螺旋法则确定。
3.1 仿真建模
3.1.1 伞系统建模
(1)伞箱建模
伞箱通过Catia模型直接导入Adams中，并定义重量、重心、转动惯量等参数。
(2)救生伞系统建模
在Adams软件中，对于刚性物体和小变形物体有相应的模块，
但对于大变形的物体无法实现直接建模。
救生伞系统属于大变形柔性体，可将伞绳、伞衣离散成尽可能多的小段圆柱体进行建模，当每个小段圆柱体相对整个绳索长度很小时，整个绳索可视为连续体，可较为真实地反映绳索的拉伸弯曲等力学性能。
本次仿真将操纵带、伞绳和封装在伞衣套中的伞衣离散成100段的圆柱形刚体，每两个圆柱形刚体之间用轴套力（bushing）连接，使每两个圆柱形刚体质心的运动参数（任意时刻的位移、速度、加速度等）和物理参数（受力情况、转动惯量等），以及两个刚体间的动力学参数（相对位移、转角、相互间的作用力和反作用力等）同实际伞系统的相应位置尽可能做到相似。
每小段圆柱形刚体的长度和整个伞系统的总长相差较大，从射救生伞开始到救生伞拉直时间段内用这个组合模型近似替代整个伞系统。
在实际包伞过程中，救生伞伞衣是封装在伞衣套中通过压力封包的方式堆叠在伞箱中，在仿真建模中无法做到与实际完全一致，通过适当简化，将伞绳和伞衣统一建模，折叠堆放在伞箱中，详见图1 。
4.1.2 人-椅系统建模
(1)座椅建模
考虑到射伞后伞箱（含射伞机构、姿态火箭）和座椅骨架部分的相对运动，对伞箱和座椅骨架分别进行刚性部件建模。
座椅骨架的状态为：抬腿机构抬起（工作行程160?mm），限臂器下放，工况一为低速模式，导流板未工作，工况二、三为高速模式，导流板工作。
由于射救生伞时人-椅系统速度已减到650?km/h以下，故不考虑高速情况下稳定杆的变形。
(2)人体建模
本次仿真从射伞箱时刻开始，各约束机构已工作，故不考虑人体各关节的运动，在Adams中对人体进行刚性部件建模。
人体姿态为弹射姿态（肩带拉紧、腰带拉紧、限臂器、抬腿机构及腿部收紧装置工作后姿态），与座椅固连，见图2+图3。
4.2 仿真参数
仿真参数包括初始条件、外载、仿真步长等，是进行仿真的必备条件。
4.2.1 伞箱气动力
根据A型座椅的控制逻辑，射伞箱时人-椅系统及伞箱速度已减至650?km/h以下，故本次仿真使用CFD仿真软件NUMECA计算出伞箱速度650?km/h时受到的气动力情况，见图4。
伞箱三个方向的气动力数值如下：
阻力：1935.10 N
侧向力：0 N
由以上数据计算出伞箱X、Y、Z三个方向的阻力特征分别为(CA)XSX=0.097m2，(CA)YSX=0.031?m2，(CA)ZSX=0m2。
假设伞箱的阻力特征不变，根据伞箱实时的速度和方向，可通过定义全局变量和SFORCE函数的方式将气动力加载到伞箱的质心上，见图5，气动力SFORCE函数定义如下：
-0.5*1.225*VX(MARKER_248,0,MARKER_248)*ABS(VX(MAR KER_248,0,MARKER_248))*0.097（以X方向为例）
4.2.2 伞绳气动力
本次仿真中操纵带、伞绳和伞衣均按照圆柱体建模，阻力系数为Cd=0.8,根据每一段圆柱体实时的速度和方向，将气动力加载给伞绳，方法同4.2.1。
4.2.3 人-椅系统气动力
使用CFD仿真软件NUMECA计算出人-椅系统650km/h时受到的气动力情况，见图6。
三个方向的气动力数值如下：
阻力：7675.89 N
侧向力：0 N
根据以上数据计算出人-椅系统三个方向的阻力特征(CA)XRY=0.384 m2,(CA)YRY =0.080m2,(CA)ZRY=0 m2，根据人-椅系统实时的速度和方向，将气动力加载给人-椅系统，方法同4.2.1。
4.2.4 射伞机构过载
A型座椅使用XX型射伞机构，在自由飞阶段结束时与弹射轴线成一定夹角向飞行员斜后方射出伞箱，伞箱质量为15.5kg（含伞系统、射伞机构和姿态火箭）时，仿真过程中将射伞机构的过载定义为射伞力施加给人-椅系统和伞箱。
4.2.5 射伞时人-椅系统初始姿态
射救生伞时人-椅系统姿态由性能仿真六自由度程序计算得出，三个工况人-椅系统的初始姿态分别见图7-图9。
4.3 运行仿真
本次仿真使用插值方法求解微分方程，分析精度设为1.0E-3, 仿真时间从射伞箱时刻（即自由飞阶段结束时刻）开始，至救生伞拉直结束。
5 试验数据对比
为了检验仿真模型是否建立准确，在进行多工况仿真前先针对该型座椅的射伞摸底试验状态进行了仿真，结果见表2（由于试验测试手段的局限性，不能对伞衣拉出的摩擦力等数据进行测量，因此本文仅对射伞弹启动到救生伞拉直的时间进行对比）。
6 各工况仿真结果及结论
6.1 各工况仿真结果及分析
在工况一～工况三情况下，运动过程中伞系统与稳定杆最小间隙截图见图10~图12。
仿真结果说明，在三个不同工况条件下，伞系统均未与稳定杆发生干扰。
以工况一为例，整个仿真过程见图13。
由于伞箱沿与座椅弹射轴线成一定夹角向飞行员斜后方射出，伞箱相对座椅呈相反方向运动，且建模过程中将28根伞绳、两根操纵带都简化成一根，减小了操纵带、伞绳与稳定杆干扰的可能。
6.2 仿真结论
在本次仿真中，三种工况下操纵带、伞绳与稳定杆均未发生干扰，这在后来的单项射伞试验中也得到了验证。
仿真结果表明稳定杆和射伞机构在当前结构及动力条件下，不会发生稳定杆与伞系统的干扰，
为技术状态的确定和冻结提供了有力的技术支持。
本次仿真取得了预期效果，同时表明应用多体动力学分析和CFD流体运动仿真相结合的方法能有效地描述空间移动物体的运动轨迹，其工程应用前景十分广阔。
参考文献
[1]郑建荣.ADAMS-虚拟样机技术入门与提高[M].机械工业出版社，2002.
[2]刑俊文，陶永忠.MSC.ADAMS/View高级培训教程[M].清华大学出版社，2004.。