动力学仿真发展现状

I

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

基于ADAMS/Car的Santana2000轿车操纵稳定性仿真分析

II

Simulation Analysis of Vehicle Handling Stability of Santana

2000 Based on ADAMS/Car

ABSTRACT

With 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

动力学系统的数学建模及其仿真技术研究

第一章 前言

动力学系统是指由物体或者粒子在相互作用下发生的运动，常见于自然界和工业生产中。动力学系统具有非线性、时变、混沌等特性，其研究可以促进能源、交通、机械等领域的发展。数学建模及其仿真技术是研究动力学系统的重要方法。

本文将探讨动力学系统的数学建模及其仿真技术研究，分别从动力学系统的数学建模和仿真技术两个方面进行讨论。

第二章 动力学系统的数学建模

动力学系统的数学建模是将实际问题抽象成数学模型的过程，能够用来预测系统的行为和控制其运动。动力学系统的数学建模可以分为三个步骤：选择数学模型、建立数学模型、验证数学模型。

2.1 选择数学模型

在选择数学模型时，需要考虑多种因素，包括物理规律、实验数据、数学方法等。通常可以将动力学系统分为线性和非线性两种情况，线性动力系统可以采用基于奥氏定理的线性微分方程来描述，非线性动力系统则需要采用非线性微分方程或者离散映射等模型来描述。 2.2 建立数学模型

在建立数学模型时，需要依据实际问题确定模型的自变量、因变量、参数等要素。通常可以采取物理定律、统计学规律等方法来建立数学模型。在模型中，要素之间的相互关系需要用数学符号表示出来，构建出方程组或者离散映射等模型，以描述系统的演化规律。

2.3 验证数学模型

在验证数学模型时，需要将数学模型与实验数据进行比对，判断模型与实验数据的吻合程度，并不断修改模型以提高模型的预测精度。验证数学模型包括以实验数据为基础的反演方法和以理论模型为基础的模拟方法等。

第三章 动力学系统的仿真技术研究

动力学系统的仿真技术研究是将数学模型转化为计算机程序，以模拟动力学系统的演化规律和预测其行为的过程。

3.1 常见的动力学系统仿真工具

目前较为常见的动力学系统仿真工具有MATLAB、Simulink、LabVIEW等，这些工具具有可视化、交互式、模块化等特点，可以方便地进行数学模型的建立和仿真。

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国内外虚拟仿真教学的发展现状

作者：柳洪洁 宋月鹏 马兰婷 张观山 张智龙 王征

来源：《教育教学论坛》2020年第17期

[摘 要] 虚拟仿真教学是改革传统教学方法重要的引领手段之一，对于课堂教学方法、模式、体系及手段的改进具有积极促进作用，由于具有良好的教学效果日益受到国内外高校的普遍重视。该文分析了虚拟仿真教学建设意义及其应用的信息技术，阐述了国内外发展现状与趋势，讨论了我国虚拟仿真教学存在的问题与解决方法。

[关键词] 虚拟仿真教学;发展现状;实践教学模式;教学改革

[基金项目] 2018年度山东省本科教改项目（M2018X233）;2016年度教育部产学合作协同育人项目（201602034025）;2017年度山东农业大学“十三五”教改项目（X2017004）;2017年度山东省一流学科建设基金（FSDTP2017）

[作者简介] 柳洪洁（1972—），女，硕士，山东农业大学动物科技学院高级实验师，主要从事动物医学实验教学与研究;宋月鹏（1971—），男，山东农业大学机械与电子工程学院、国家级农业机械化及其自动化虚拟仿真实验教学中心教授，博士生导师，主要从事农业机械与装备研究（通讯作者）。

[中图分类号] G642.0 ; ;[文献标识码] A ; ;[文章编号] 1674-9324（2020）17-0124-03 ; ;[收稿日期] 2020-02-23

深化人才培养过程中的教学改革、加强实践教学环节，是培养中国特色社会主义新时代建设人才的必然要求，也是国家全面提高教育质量的重要内容[1]。“十三五”是我国高等教育巩龙源期刊网

固成果、深化改革、提高质量、持续发展的关键时期[2]。在新形势下，高等教育必须适应新时代人才培养的需要，将新技术与实践教学相结合，强化学生理论知识学习，提高实践动手和解决实际问题的能力，从而提高人才培养质量，更好服务于社会与经济的发展[3]。

机械系统动力学建模与仿真

机械系统动力学建模与仿真是现代机械设计的重要内容之一，如何掌握机械系统动力学建模与仿真是现代工程设计人员的核心能力，本文以此详述机械系统建模与仿真的过程，以及现代机械动力学建模与仿真过程中应注意的问题与现状，为现代工程设计人员的设计提供新思路，为机械系统动力学与仿真的进一步发展提供理论基础。

标签：机械动力学；建模与仿真；现代工程设计

动态仿真在制造业应用非常广泛，经过长期的实践检验，表明动态仿真理论与方法可以明显的提高设计的速度和质量，继而大大降低设计成本，是现代制造业中新产品设计的一个发展趋势，是从事现代制造工程的高级设计人员必须掌握的重要工具之一。

1 动态仿真的作用及过程

对于现代制造产业，动态仿真是根据现实制造系统现状对新产品、新技术对象的抽象属性的模仿，针对这种模型在计算机上进行模拟和实验，根据计算机获得的实验数据进行，获得这种模型的资料、信息以及结果，最后对现实制造业中的新产品或者新技术设计方案做出合理正确的评估。

随着计算机行业的快速发展，计算机的容量及计算速度有了快速的提高，为动态仿真的实现提供了有利的工具。建立在计算机强大的计算能力和速度，近代来，动态仿真有了蓬勃的发展。

采用计算机技术和制造技术对实际中一些新产品的设计与开发进行建立数学模型，并在抽象出的实验条件下（如载荷、湿度、温度等）对模型进行动态再现的一种融合性技术。这种技术具有效率高、运行安全、受环境的约束影响少、各种比例尺可以改变、使用方便等优点，在航天、航空、核工业、机械工程、化工等工程技术领域有广泛的应用，成为现代科学设计、优化方法的发展趋势。然而，这种动态仿真技术主要应用于科研机构和大型公司，在中小企业应用不多，还需要进一步推广，基于此本文主要针对动态仿真技术在机械制造业的使用过程及现状进行研究，促进动态仿真技术的推广及提高中小型制造业设计创新能力。

2 动态仿真的步骤

根据制造业的特点，新产品新技术动态仿真的步骤主要有3步。