Simulation-Based Debugging of Soft Real-Time Applications

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Motoring 驾驶汽车 steering wheel 方向盘 brake 刹车Throttle n. 节流阀；喉咙，气管［机]风门Accelerator n. 加速器；催速剂 fuel tank/tank 油箱Door window玻璃 Assembly 组装装配、总成Assembly drawing 装配图Assembly shop装配车间Auto feederB/M （BOM) Bill of Material 材料表/材料清单Braker 制动器Base 底座 Bridge 车桥 Base plate 底板Bracket 支架Bolt 螺栓Body 车身Button 按钮Cable 电缆 Clamp 夹钳Chassis 底盘Component 元器件Commercial Components List 外购件清单Connection 联接、接口 Controller 控制器Connector 连接器、连接插头control standard 控制标准Control knob 操纵旋钮Cooling Water 冷却水Cylinder 气缸、圆筒筒Cycle time 节拍 Door 车门Design 设计Disassemble 拆卸Design criteria 设计标准Design Standard 设计标准准 Debugging 调试 Dressing package 软管包Drawing 图纸Ergonomics 人机工程Electric 电气Engine room 机舱 Engine 发动机Fender 挡泥板Front floor 前底板 Frame 车架、骨架Headlamp 前灯Hemming 卷边 Hydraulic 液压Hydraulic unit 液压单元Inner panel 内板Inner framing 内部点定Installation 安装 Integration 集成Junction 接合处 Laser scanner 激光扫描Light curtain 光幕Lighting 照明 Manufacture 制造Motor 发动机、电动机 Module 数模Nut 螺母On line programme 在线编程Off line programme 离线编程程Outer framing 外部点定 Platform 平台 Painting 喷漆Parts 零件 Pneumatic 气动Pneumatic unit 气动单元Project schedule 项目进度表Programming 规划Process 工艺Process information 工艺数据Process Flow Diagram 工艺流程图Pulley 滑车TCU Telematics control unit 电子信息系统控制单元 Rail 轨道Rear floor 后底板Rearlamp 后灯Respot 补焊Relay 继电器Robot arm 机械手Rotating table 转台Safety fence 安全栏Simulation 仿真Standard parts 标准件Standard Components 标准元器件Stud welding 螺柱焊Stud 螺柱Station 工位Steel frame 钢结构Steel structure 钢结构Specification 规范Spot weld 点焊Spot distribution 焊点分布Spare Parts List 备件清单Spring balancer 弹簧平衡器Transmission line 输送线Tip dresser 电极修磨器Training 培训Underbody 下部Underbody line 下部线Valve 阀Weld controller 焊接控制器Welding gun 焊枪Welding jig 焊接夹具Welding Process 焊接工艺Welding shop 焊接车间Welding machine 焊机Welding line 焊装线Dev Deviation 偏差Dev Device 装置DF Design Formula 设计公式Df Deflection 偏斜Dia Diameter 直径Diag Diagram 图Dim Dimension 尺寸Dir Direction 方向Disch Discharge 排出、出口Distr Distribution 分布Div Division 部分、区分Doc Document 文件、资料DP Design Pressure 设计压力DP Differential Pressure 压差、分压Dr Drill 钻孔Dr Drive 驱动Elem Element 元素、元件Engrg、Eng Engineering 工程、设计Eq Equipment 设备Exam Examination 检验Exh Exhaust 废气、排气Ext External 外部Flex Flexible 挠性Forg Forging 锻件FOS Factor Of Safety 安全系数率IF Interface 交接面Illus Illustration 说明、图解IN Inlet 进口INSP Inspection 检验Int Internal 内部的Int Intermediate 中间的Intmt Intermittent 间歇的、间断的I/O Input/Output 输入/输出Jt Joint 连接、接头LH Left Hand 左手Lo Lubrication oil 润滑油LOC Location 位置LP Low Pressure 低压LT Low Temperature 低温Lub Lubricate 润滑Mach Machine 机器Maint Maintenance 维修Mat（Mat'l) Material 材料Mfr Manufacturer 制造商Min Minimum 最小Mtd Mounted 安装、装配Num Number 数、编号、号码OD Outside Diameter 外径 Perform Performance 性能TEL Telephone 电话TMBF Door module， front—passenger 前乘客侧车门模块TMBFH Door module， rear passenger-side 前乘客侧后车门模块TMFA Door module， driver 驾驶员车门模块TMFAH Door module， rear driver-side 驾驶员侧后车门模块ULF Universal charger and hands—free 通用充电和免提通话设备systemVM Video module 视频模块VTC Valvetronic Valvetronic 电子气门控制系统VTG Transfer case 分动器WIM Wiper module 刮水器模块ZGM Centre gateway module 中央网关模块ZV 中控锁缩写英语说明中文说明ABS Anti—lock braking system 防抱死系统ACSM Crash safety module 碰撞安全模块（源自 Advanced CrashSafety Module高级碰撞安全块)AHL Adaptive headlights 自适应大灯AHM Trailer module 挂车模块AL Active steering 主动转向控制AMP Amplifier 功率放大器ANT Aerial tuner 天线转换器ARS Active roll stabilisation 主动式侧翻稳定装置 (市场上的名称: Dynamic Drive 动态行驶稳定装置)ASC Automatic stability controller 自动稳定控制ASK Audio system controller 音频系统控制器BC 车载电脑BM On-board monitor 车载显示器BZM Control centre，centre console 中央操控中器BZMF Control centre,rear compartment 后座区中间扶手操控中心centrol armrestCA Comfort Access "无钥匙便捷上车及起动系统（便捷上车功能）”CAS Car access system 便捷进入及起动系统CCC Car Communication Computer Car Communication ComputerCD Control display 控制显器CDC CD changer CD 光盘转换匣CID Central information display 中央信息显示器CIM Chassis integration module 底盘集成模块CON Controller 控制器CVM Convertible top module 敞篷车折叠式软顶模块DME Digital engine electronics 数字式发动机电子伺控系统DSC Dynamic stability control 动态稳定控制DSP Digital sound processor 数码音响处理器DWA Anti-theft alarm system 防盗报警系统EDC Electronic damper control 电子减震控制系统EGS Electronic transmission control 电子变速箱控制系统EHC Electronic height control 电子高度控制系统EKP Fuel pump control 电动燃油泵ELV Electronic steering lock 电动转向联锁装置EMF Electro-mechanical parking brake 电动机械式驻车制动器EML Electronic engine—output control 发动机功率电子控制系统EPS Electro-mechanical power steering 电动机械式助力转向系统EWS Electronic immobiliser 电子禁启动防盗装置FCON Rear compartment controller 后座区控制器FD Rear display 后座区显示器FKA Rear heating and air conditioning 后座区恒温空调FLA Main—beam assistant 远光灯辅助FRM Footwell module 脚部空间模块FZD Roof control panel 车顶功能中心GM General module 基本模块HDEV HDEV control unit （high pressure HDEV 控制单元（高压喷射阀）fuel injector）HKL Tailgate lift 后行李箱盖提升装置HKM Tailgate lift 后行李箱盖提升装置( E38 和 E39后行李箱盖模块)HUD Head-up display 平视显示系统IBS Intelligent battery sensor 智能型蓄电池传感器IHKA Integrated automatic heating and 自动恒温空调air-conditioning systemIHKR Integrsted heating and 集成式手动恒温空调air—conditioning systemJBE Junction box electronics 接线盒电子装置KBM Body， basic module 车身标准模块KGM Body gateway module 车身网关模块KHI Headphone interface 耳机接口KOMBI Instrument cluster 组合仪表LDM Longitudinal dynamics management 纵向动态管理LM Light module 灯光模块M—ASK Multi-audio system controller 多音频系统控制器MFL Multifunction steering wheel 多功能方向盘MID Multi—information display 多功能信息显示器MPM Micro-power module 微型供电模块MRS Multiple reatraint system 多重乘员保护系统NAV Navigation system 导航系统PDC Park distance control 驻车距离报警系统PM Power module 供电模块RAD Radio 收音机RDC Tyre pressure control 轮胎压力监控RLS Rain—light sensor 雨天 / 行车灯传感器RPA Run flat indicator 胎压报警指示SFZ Vehicle centre satellite 车辆中央卫星式控制单元SG—FD Rear compartment display control 后座区显示器控制单元SGM Safety and gateway module 安全和网关模块SHD Sliding/tilting suroof 活动天窗SIM Safety and information module 安全信息模块SINE Siren and tilt alarm sensor 报警器和倾斜报警传感器SMBF Seat module, front-passenger 前乘客侧座椅模块SMBFH Seat module, rear passenger-side 前乘客侧后座椅模块SMFA Seat module,driver 驾驶员座椅模块SMFAH Seat module，rear driver—side 驾驶员侧后部座椅模块SMG Sequential manual gearbox 自动换档控制的手动变速箱SSBF Front passenger seat satellite 前乘客座椅卫星式控制单元STVL Door satellite， front left 左前车门卫星式控制单元STVR Door satellite, front right 右前车门卫星式控制单元SVS Voice recognition system 语音输入处理系统SZL Steering column switch 转向柱开关中心SZM Centre console switch cluster 中央控制台开关中心。

Journal of Mechanical Strength2023,45(2):341-349DOI :10.16579/j.issn.1001.9669.2023.02.012∗20220105收到初稿,20220130收到修改稿㊂国家自然科学基金面上项目(12172226)资助㊂∗∗吴㊀迪,男,1999年生,河南新县人,汉族,上海理工大学机械工程学院硕士研究生,主要研究方向为极端载荷下挖掘机动态特性分析㊂∗∗∗王神龙(通信作者),男,1989年生,安徽潜山人,汉族,上海理工大学机械工程学院副教授,博士,主要研究方向为基于数据驱动的结构智能优化设计㊂实测数据与理论模型驱动的Adams-EDEM 耦合仿真挖掘阻力研究∗RESEARCH ON EXCAVATION RESISTANCE OF ADAMS-EDEM COUPLING SIMULATION DRIVEN BY MEASURED DATAAND THEORETICAL MODEL吴㊀迪∗∗1㊀王神龙∗∗∗1㊀李官运2㊀丁晓红1㊀余慧杰1㊀倪维宇1(1.上海理工大学机械工程学院,上海200093)(2.三一重机有限公司,昆山215300)WU Di 1㊀WANG ShenLong 1㊀LI GuanYun 2㊀DING XiaoHong 1㊀YU HuiJie 1㊀NI WeiYu 1(1.School of Mechanical Engineering ,University of Shanghai for Science and Technology ,Shanghai 200093,China )(2.SANY Heavy Machinery Co.,Ltd.,Kunshan 215300,China )摘要㊀面向矿山机械智能化环境下设备性能优化的需求,建立了具有广泛适用性的挖掘机挖掘阻力求解模型,使其同时具备高效性和准确性㊂基于达朗贝尔原理建立挖掘阻力理论方程并求解,利用动力学仿真验证其准确性㊂以理论结果标定出精确土壤参数,通过Adams-EDEM 耦合驱动构建仿真模型,得到挖掘阻力精确解,并用实测应力数据验证该方法的精度㊂此外,还分析了不同土壤参数对仿真挖掘阻力的影响㊂结果表明,与传统的理论方程相比,建立的求解模型在精度和计算效率方面具有优势;以理论模型输出的挖掘阻力作为标准修正仿真土壤模型,修正后仿真模型输出的应力与实测应力吻合,验证了所提出方法的准确性;为复杂土壤的参数标定及精确土壤模型的建立提供了重要依据㊂关键词㊀挖掘阻力㊀EDEM㊀耦合仿真㊀土壤模型㊀数据驱动中图分类号㊀TU621㊀TD422Abstract ㊀To meet the requirements of equipment performance optimization in the intelligent environment of miningmachinery,a solution model of excavator resistance with wide applicability is established,which made the solution model of excavation resistance have high efficiency and accuracy.The theoretical equation of excavation force is established and solved based on dᶄAlembertᶄs principle,and its accuracy is verified by dynamic simulation.The precise soil parameters are calibratedwith theoretical results,and a simulation model is constructed by coupling drive of Adams-EDEM to obtain the precise solution of excavation resistance.The accuracy of the method is verified by the measured stress.In addition,the influence of different soil parameters on simulated excavation resistance is analyzed.The results show that compared with the traditional theoretical equation,the proposed model has advantages in precision and computational efficiency.The excavation resistance output from thetheoretical model is used as the standard to modify the simulated soil model.The stress output from the modified simulation model is consistent with the measured stress,which verified the accuracy of the proposed method.This method provides an important basis for the calibration of complex soil parameters and the establishment of accurate soil model.Key words㊀Excavation resistance ;EDEM ;Coupling simulation ;Soil model ;Data drivenCorresponding author :WANG ShenLong ,E-mail :shenlongwang @ ,Tel :+86-21-55274828,Fax :+86-21-55270960The project supported by the National Natural Science Foundation of China (No.12172226).Manuscript received 20220105,in revised form 20220130.㊀342㊀机㊀㊀械㊀㊀强㊀㊀度2023年㊀0㊀引言㊀㊀挖掘机作为基建中最主要的工程机械之一,其工作性能一直受到广泛关注㊂挖掘阻力计算是挖掘机结构设计与性能优化的基础,因此,建立具有广泛适用性的挖掘阻力求解模型具有重要的理论与实践意义㊂在实际工况中,挖掘阻力随时间变化存在随机性,难以直接测量[1]㊂目前挖掘阻力的获取方法主要分为三类:经验公式法㊁理论计算法和仿真分析法㊂经验公式法会抑制挖掘阻力的峰值,在复合挖掘工况中抑制效果尤为明显[2-4]㊂理论计算法的主要技术路线是对挖掘机铲斗㊁斗杆及整机列刚体平衡方程[5]㊂CHEN J等[6-7]将作用在铲斗上的挖掘阻力简化为斗齿尖端的切向力和法向力,推导出平衡方程并在一个周期内进行求解㊂REN Z G等[8]通过测量运动参数和缸压强度间接计算了正常状态下的挖掘阻力,推导了不完全挖掘阻力的测算方法㊂GODWIN R J等[9]推导出预测作用于齿上力的土壤力学方程,通过挖掘深度㊁土壤物理特性等参数计算出挖掘工具的垂向力㊂理论方法有实测数据支撑,计算简便,但其将动力学问题简化为静力学处理,会产生误差且无法反映极端工况,同时具有计算效率低下㊁普适性不强等缺点㊂随着计算机与仿真软件的快速发展,学者们试图用数字仿真的方法求解挖掘阻力㊂邱清盈等[10]建立了挖掘机铲斗挖掘土壤过程的有限元仿真模型,在LS-DYNA中通过数值模拟计算,求得整个挖掘过程的阻力载荷谱㊂毕秋实等[11]提出了基于离散元-多体动力学联合仿真的挖掘阻力数值模拟方法,使用挖掘阻力测试系统试验测量了同等挖掘条件下的阻力值㊂然而,由于仿真系统的多样性和仿真模型的不确定性[12],仿真方法得到的挖掘阻力结果差异性较大㊂为解决此问题,一些学者将理论与仿真的方法相互结合㊂例如,刘文国等[13]基于Adams动力学仿真对工作装置挖掘力进行了仿真测试,并与经验公式得到的结果对比验证;彭丽娜等[14]运用矢量力学方法,推导在任意姿态下的最大理论挖掘阻力计算公式,并借助Adams动力学仿真软件对动臂辅助液压缸长度取不同值进行仿真㊂理论与动力学仿真相结合的方法发展迅速,但由于实况中土壤系统复杂且模型参数难以测量,基于挖掘机-土壤模型的离散元仿真还少有能和理论方法紧密结合的㊂综上所述,本文针对现有问题,将挖掘机-土壤离散元模型㊁Adams动力学模型㊁理论挖掘阻力求解模型有机结合,提出一种多模型融合的挖掘阻力求解方法,弥补了理论方法普适性不足以及仿真中土壤建模不准㊀㊀确的缺陷㊂此外,以Adams-EDEM耦合方式驱动仿真模型,解决了仿真方法普遍存在的挖掘阻力计算低效的问题㊂最后,分析了土壤相关参数对挖掘阻力的影响,根据理论与仿真模型输出的挖掘阻力调整土壤参数,建立精确的土壤模型,用实测应力数据验证精确的土壤模型的准确性,为难以测量的土壤参数标定奠定了基础㊂1㊀挖掘阻力理论模型1.1㊀理论模型求解㊀㊀挖掘机整机模型由基座㊁动臂㊁斗杆㊁铲斗㊁油缸㊁连杆以及四杆机构组成㊂某25.5t型挖掘机几何模型如图1所示,该型号挖掘机最大挖掘阻力为175kN㊂所有实测数据采集装置如图2所示,其中油缸位移通过位移传感器获取,液压缸压力利用压力传感器采集,工作装置上各部位应力通过贴应变片及应变花的形式采集㊂选取连续作业中一个工作循环进行分析,挖掘循环时间历程曲线如图3所示,具体分为4个阶段: 0~3s为准备阶段,调整挖掘姿态到挖掘初始位置; 3~7s为挖掘阶段,动臂油缸不参与挖掘,主要由铲斗油缸挖掘;7~10s为提升阶段,动臂油缸收缩,其余油缸不动;10~14s为卸料阶段,动臂油缸保持不变,由斗杆及铲斗油缸完成卸料㊂选取油缸推力作为理论模型的输入,其计算式为F c=2(S c1P c1-S c2P c2)F d=(S d1P d1-S d2P d2)F e=(S e1P e1-S e2P e2)ìîíïïïï(1)式中,S c1㊁S c2㊁S d1㊁S d2㊁S e1和S e2分别为动臂㊁斗杆㊁铲斗油缸的大腔面积和小腔面积;P c1㊁P c2㊁P d1㊁P d2㊁P e1和P e2分别为动臂㊁斗杆㊁铲斗油缸的大腔压强和小腔压强㊂求解得油缸推力如图4所示㊂图1㊀挖掘机整机模型Fig.1㊀Model of excavator图4中动臂油缸推力为左㊁右两动臂油缸推力之和,最大油缸推力为600kN㊂理想状态下连接油缸两端的铰点受力等值反向,各部分受力情况如图5所示㊂利用达朗贝尔原理列平衡方程,主矢在水平方向投影为0,即㊀第45卷第2期吴㊀迪等:实测数据与理论模型驱动的Adams-EDEM 耦合仿真挖掘阻力研究343㊀㊀图2㊀数据采集装置Fig.2㊀Equipment of dataacquisition图3㊀油缸位移时间历程曲线Fig.3㊀Time history curves of cylinderdisplacement图4㊀动臂㊁斗杆及铲斗油缸推力Fig.4㊀Cylinder thrust of the boom,dipper andbucket图5㊀挖掘机动臂㊁斗杆和铲斗受力分析Fig.5㊀Force analysis of excavator boom,dipper and bucketF A x +F B x +F C x +F D x +F G2x=0-F B x -F D x +F L x +F Q x +F G3x =0-F Q x -F L x +F J x +F G4x=0ìîíïïïï(2)㊀㊀主矢在竖直方向投影为0,即F A y +F B y +F C y +F D y +F G2y=0-F B y -F D y +F L y +F Q y +F G3y =0-F Q y -F L y +F J y +F G4y=0ìîíïïïï(3)㊀㊀动臂㊁斗杆和铲斗力系分别简化到其质心G 2㊁G 3㊁G 4处,主矩为0,即F A x (Y G2-Y A )+F B x (Y G2-Y B )+F C x (Y G2-Y C )+㊀F D x (Y G2-Y D )-F A y (X G2-X A )-F B y (X G2-X B )-㊀F C y (X G2-X C )-F D y (X G2-X D )+M G2=0-F B x (Y G3-Y B )-F D x (Y G3-Y D )+F L x (Y G3-Y L )+㊀F Q x (Y G3-Y Q )+F B y (X G3-X B )+F D y (X G3-X D )-㊀F L y (X G3-X L )-F Q y (X G3-X Q )+M G3=0-F Q x (Y G4-Y Q )-F L x (Y G4-Y L )+F J x (Y G4-Y J )+㊀F Q y (X G4-X Q )+F L y (X G4-X L )-F J y (X G4-X J )+㊀M G4+M J =0(4)ìîíïïïïïïïïïïï式中,F G2㊁F G3㊁F G4㊁M G2㊁M G3㊁M G4分别为动臂㊁斗杆和铲斗的惯性力及惯性力矩;X k 和Y k 分别为在全局坐标系下,K 点的X 方向坐标和Y 方向坐标㊂设铲斗满载时土壤重量为m soil ,动臂㊁斗杆和铲斗的质量为m i ,绝对线性加速度为a i ,绝对角加速度为αi ,重力加速度为g ,转动惯量为J i ,则水平方向惯性力为F G i =-m i a i (5)㊀㊀竖直方向惯性力为F G i =-(m i +m soil )(a i +g )(6)㊀㊀惯性力矩为M G i =-J i αi(7)㊀㊀连杆和铲斗油缸成钝角时,连杆力为F L =F 油缸cos α-sin αtan θ(8)㊀㊀连杆和铲斗油缸成锐角时,连杆力为F L =F 油缸cos α+sin αtan θ(9)㊀㊀四杆机构的力为F N =F L cos θ(10)式中,α为四杆机构和铲斗油缸的锐夹角;θ为连杆与铲斗油缸垂线的锐夹角㊂联立式(1)~式(7),可得理论模型输出的挖掘阻力,如图6所示㊂图6表明,挖掘阶段主要受力在水平方向,当铲斗逐渐下挖并达到最大挖掘深度时,挖掘阻力达到最大值,且最大挖掘阻力不超过175kN㊂当铲斗离开土壤,挖掘阻力平缓下降㊂提升阶段主要受土壤重力的影响,此阶段挖掘阻力保持稳定直至开始卸料㊂此外,㊀344㊀机㊀㊀械㊀㊀强㊀㊀度2023年㊀图6㊀挖掘阻力理论计算结果Fig.6㊀Theoretical results of excavation resistance由于理论值通过油缸压力计算得出,且存在整机自重,因此油缸压力始终不为零,导致在未与土壤接触时仍存在挖掘阻力㊂图6中,铲斗卸料(12s)后挖掘阻力值仍不为零㊂1.2㊀理论模型验证㊀㊀本节通过动力学仿真对上述理论模型进行验证㊂对挖掘机模型添加约束㊁驱动㊁载荷以建立样机模型㊂其中约束为铰点转动及活塞移动;驱动为真实油缸位移编写的Spline函数;以经验公式得到的挖掘阻力切向㊁法向分力及土壤重力作为载荷输入㊂选取理论模型的输入力和输出力作为验证对象,输入力为油缸推力和连杆力,输出力为动臂与基座铰接处铰点力㊁斗杆与动臂铰接处铰点力,对比结果如图7所示㊂由图7可知,理论方法得到的铰点力与动力学仿真模型输出的铰点力趋势吻合度较高㊂然而,由于动力学仿真中的输入为经验公式所得的挖掘阻力,输出的铰点力明显低于实际值㊂图7c~图7e表明,整个工作周期中,四杆机构所受载荷远大于连杆所受载荷,因而该机构通常更有可能成为危险部位,与工程经验相符㊂此外,由于理论计算中所用数据的采集误差及动力学仿真中的模型不确定性,理论与仿真的部分铰点力存在偏差㊂2㊀Adams-EDEM耦合仿真㊀㊀基于上述理论结果,标定土壤参数以建立精确的土壤模型,分析土壤参数对仿真挖掘阻力的影响㊂本图7㊀理论与仿真铰点力对比Fig.7㊀Comparison of theoretical and simulation values of hinge forces㊀第45卷第2期吴㊀迪等:实测数据与理论模型驱动的Adams-EDEM 耦合仿真挖掘阻力研究345㊀㊀节采用离散元软件EDEM 进行仿真挖掘阻力求解,其基本思想是针对颗粒单元进行研究[15-16]㊂给定颗粒尺寸及物理性质,通过接触力模型求解接触力及力矩,依据动量定理及动量矩定理建立动力学方程,运用中心差分法求解,反复迭代即可得到整个系统的实时运动特征㊂本文所用接触力模型为Hertz-Mindlin 无滑动接触模型,具有高效的计算性能[17]㊂依据刚体动力学普遍定理,建立颗粒i 的运动方程m i u ㊆i=ðF I i θ㊆i=ðM{(11)式中,μ㊆和θ㊆i 分别为颗粒i 的加速度和角加速度;m i 和I i 分别为颗粒i 的质量和转动惯量;ðF 和ðM 分别为颗粒在质心处受到的合外力和合外力矩㊂对式(11)用中心差分法进行数值求解,选取两次迭代时间步长的中间点,得到新的迭代速度为u .i ()N +12=u .i ()N -12+ðF m i éëêêùûúúN Δt θ.i ()N +12=θ.i ()N -12+ðM I i éëêêùûúúN Δt ìîíïïïïïï(12)式中,Δt 是时间步长;N 对应时间t ㊂对式(12)进行积分,可得到关于位移的表达式为(u i )N +1=(u i )N +u i .()N +12Δt (θi )N +1=(θi )N +θi .()N +12Δt ìîíïïïï(13)㊀㊀由式(13)得出颗粒单元的新位移值,将其重新代入到式(11)计算出新的作用力,反复迭代即可求得每个颗粒在任意时刻的运动,从而实时分析系统的运动特征㊂2.1㊀初始土壤建模㊀㊀由于建立精确的土壤模型需要数据庞大的离散单元及难以测量的土壤参数(土壤密度ρ㊁剪切模量G ㊁颗粒之间的恢复系数e ㊁滚动摩擦因数C R ㊁静摩擦因数C S 等),建模困难,且仿真效率低下㊂因此,以40ʎ堆积角作为粗糙土壤模型建模的标准㊂堆积角与颗粒流动性相关,颗粒流动性越好,堆积角越小㊂颗粒的内摩擦力㊁黏聚力㊁堆积密度等均影响流动性㊂本节在土壤建模中采用的参数如表1所示,其中恢复系数㊁静摩擦因数和滚动摩擦因数是通过设定堆积角为40ʎ,用参数标定的方法得出㊂表1中,滚动摩擦因数主要用于补偿颗粒形状设置不准确造成的影响,其对物料的性能影响很小㊂静摩擦因数是主要的耗能机制之一,但对物料刚度的影响较小[18]㊂按照试验场地的土壤形状,以不同数量的球形单元最大限度还原土壤模型的形状,同时在保证精度的基础上增大单个颗粒模型的半径㊂颗粒模型如图8所示,图8a ~图8d 单个颗粒的半径分别为13.5mm㊁18mm㊁17mm 和10mm,其中小于10mm 的土壤颗粒均使用10mm 的单球模型㊂表1㊀EDEM 仿真中参数的设定Tab.1㊀Parameter setting in EDEM simulation 参数Parameter 符号Symbol取值Value 来源Origin 土壤密度Soil density /(kg /m 3)ρ3100标定Calibration 剪切模量Shear modulus /Pa G 1ˑ107文献[19]Ref.[19]颗-颗恢复系数Intergranular recoverycoefficient e 10.55标定Calibration 颗-颗静摩擦因数Intergranular static friction coefficient C S10.56标定Calibration 颗-颗滚动摩擦因数Intergranular rolling friction coefficient C R10.2标定Calibration 颗-斗恢复系数Recovery coefficient between particles and bucket e 20.5标定Calibration颗-斗静摩擦因数Static friction coefficient between particles and bucket C S20.7标定Calibration颗-斗滚动摩擦因数Rolling friction coefficientbetween particles and bucketC R20.15标定Calibration图8㊀颗粒单元建模Fig.8㊀Particle unit modeling2.2㊀仿真设置㊀㊀仿真设置分为三部分:离散单元仿真设置㊁动力学㊀346㊀机㊀㊀械㊀㊀强㊀㊀度2023年㊀仿真设置和耦合仿真设置,具体流程如图9所示㊂挖掘机模型材料按规定选取Q345,参数如表2所示㊂在离散元仿真设置中,选取时间步为20%,较大的时间步会导致颗粒相互渗透,土壤模型失稳㊂动力学仿真设置需在挖掘机样机模型中添加广义内力(GForce 函数)以控制外部耦合㊂图9㊀Adams-EDEM 耦合仿真流程图Fig.9㊀Flow chart of the Adams-EDEM coupling simulation表2㊀EDEM 仿真中挖掘机材料参数Tab.2㊀Material parameters of excavator in EDEM simulation 泊松比Poisson s ratio μ密度Density ρfe /(kg /m 3)弹性模量Elasticity modulus G fe /Pa 0.2978012.07ˑ1011耦合仿真的设置主要为对部分程序的修改,通过修改包含模型信息的模型语言Adm 文件和仿真控制语言ACF 文件,达到配合外部程序耦合求解的效果㊂耦合后的模型在离散元中求解,可得土壤和设备间力的关系,耦合仿真模型如图10所示㊂图10㊀Adams-EDEM 耦合仿真模型Fig.10㊀Model of Adams-EDEM coupling simulation2.3㊀土壤模型参数对挖掘阻力的影响特性分析㊀㊀针对上述土壤建模的难点,进行不同剪切模量㊁土壤密度㊁恢复系数及摩擦因数对仿真挖掘阻力的影响效应分析,如图11所示㊂其中,所选择的每组参数均可生成堆积角为40ʎ的土壤模型㊂图11a 表明,挖掘阶段,挖掘阻力随剪切模量的增加而增大;提升阶段,随剪切模量的增大而减小,且过大的剪切模量会导致仿真时颗粒互相渗透,引发模型失效;由图11b 和图11c 可知,挖掘阻力随土壤密度和颗粒间恢复系数的增加而增大,但土壤密度在整个阶段对挖掘阻力均有较大影响,恢复系数仅在挖掘阶段有影响,且影响较小;图11d 和图11e 表明,挖掘阻力与静摩擦因数成正比,与动摩擦因数成反比,但总体上摩擦因数对挖掘阻力影响较小㊂3㊀精确土壤模型㊀㊀分析土壤参数对仿真挖掘阻力的影响特性可知,离散元仿真挖掘阻力只能得到近似趋势㊂为得到与实际更贴近的结果,需基于上述分析结果对土壤参数做修正,建立精确的土壤模型㊂选择理论模型输出的挖掘阻力作为基准,修正土壤模型参数:G =4ˑ107Pa,ρ=4000kg /m 3,颗粒间恢复系数㊁静摩擦因数㊁滚动摩擦因数分别为0.55㊁0.56和0.2㊂3.1㊀理论与仿真挖掘阻力对比㊀㊀将精确的土壤参数代入仿真模型中,重新计算挖掘阻力,可得到与理论模型较为一致的结果,如图12所示㊂基于理论计算结果,仿真模型的土壤剪切模量不宜取大值㊂此外,在挖掘阶段铲斗主要受与土壤的摩擦力及破坏颗粒的剪切力,但由于EDEM 仿真是基㊀第45卷第2期吴㊀迪等:实测数据与理论模型驱动的Adams-EDEM 耦合仿真挖掘阻力研究347㊀㊀㊀㊀图11㊀不同参数对挖掘阻力的影响Fig.11㊀Influence of parameters on excavationresistance图12㊀理论与仿真挖掘阻力对比Fig.12㊀Comparison of theoretical and simulationexcavation resistance于球单元建模,土壤模型流动性强,导致理论与仿真挖掘阻力存在偏差㊂图12显示,理论与仿真结果趋势基本一致,可通过调整土壤模型密度或修改离散元接触力模型进一步精确结果㊂此外,基于理论与仿真挖掘阻力对比的土壤模型参数获取方法,可辅助标定出实际中难以得到的土壤参数㊂3.2㊀仿真与实测应力对比㊀㊀用精确土壤模型输出的仿真挖掘阻力替换由经验公式所得到的载荷,对比仿真应力和实测应力,其中,实测应力选取部位均为故障点或焊缝附近,如图13所示㊂通过应变花采集数据,除2号部位应变花在回转过程中失效,其余实测应力均属合理数据,应力对比结果如图14所示㊂图13㊀实测应力部位示意图Fig.13㊀Schematic diagram of measured stress positions实际挖掘中,8~10s 属于回转提升阶段,但挖掘阻力的仿真模型仅在二维平面内求解,并未涉及到回转运动,因此该阶段仿真与实测应力值存在误差㊂此外,仿真模型输出的挖掘阻力经过小波分解处理,将得到的趋势项编写成step 函数,一定程度上抑制了仿真应力的波动,同时也产生了误差㊂由图14可知,1号㊁2号和5号部位的最大应力值约为60MPa,此时仿真和实测应力的趋势一致性较高;3号和6号部位实测应力在20MPa 左右,略小于理想状态下的仿真应力㊂㊀348㊀机㊀㊀械㊀㊀强㊀㊀度2023年㊀图14㊀动力学仿真与实测应力对比Fig.14㊀Comparison between dynamic simulation and measured stresses 4㊀结论㊀㊀本文针对建立具有广泛适用性的挖掘阻力模型难题,基于实测数据与理论模型驱动的Adams-EDEM耦合仿真,提出了一种高效㊁准确的挖掘阻力计算方法㊂对挖掘机的静态特征和动力学特征进行分析,结合土壤特性及离散元模型,研究了不同土壤参数对挖掘阻力的影响效应,并依据挖掘阻力理论模型及实测应力建立精确的土壤模型,得出主要结论如下:1)挖掘阻力理论模型可反应挖掘机铲斗阻力的变化趋势,但无法得到系统参数对结果的影响㊂由于挖掘阻力不具备严格意义上的周期特性,因此要得到多周期的挖掘阻力,仅依靠理论模型的计算效率低下㊂2)基于离散元的挖掘阻力仿真研究要求具备精确的土壤模型㊂根据理论与仿真模型挖掘阻力的一致性调整土壤参数以建立精确的土壤模型,以实测应力数据作为标准验证,可得到更精确的结果,同时可广泛适用于多种复杂的工况㊂此外,这也为土壤模型参数标定奠定基础㊂3)将理论模型与基于Adams-EDEM耦合仿真的离散元法相结合,求解得到的挖掘阻力可直观反应多工况下挖掘阻力特性,在未来挖掘阻力研究中,该方法具有更高效㊁直观且准确的优势㊂本文主要以干燥土方和常规挖掘工况为研究对象,对复杂土壤环境和极端工况下的挖掘阻力研究尚未涉及,这将会是后续工作的重点㊂参考文献(References)[1]㊀陈㊀进,李维波,张石强,等.大型矿用正铲液压挖掘机挖掘阻力试验研究[J].中国机械工程,2008(5):518-521.CHEN Jin,LI WeiBo,ZHANG ShiQiang,et al.Experimentalresearch on digging resistance for 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R TO S -P X R O ST e c h n i c a l I n f o r m a t i o n13.03.19RTOS-PXROSRTOS Debugger forPXROS■Display of all PXROS System Resources ■Task Related Breakpoints■Dynamic Task Performance Measurement ■Download and Debug Tasks via Ethernet ■PXROS Specific Display of Real-Time Trace Listing■Statistic Evaluation and Graphic Display of Task Run Times■Statistic Evaluation and Graphic Display of Function Run Times■PRACTICE Functions for OS Data ■PXROS Related Pull-Down MenuThe TRACE32 system includes a configurable RTOS debugger to provide symbolic debugging in real time oper-ating systems. Our software package contains a ready-to-run configuration for the PXROS Real Time Operating System from HighTec.The PXROS awareness provides easy access to task lists and other kernel information, generates performance analysis data and enables you to do a most effective debugging with the TRACE32 systems on targets running PXROS.C166TriCoreR TOS Awareness on TR ACE32 with PXROSReal Time, Non-Intrusive Display of PXROS System ResourcesThe TRACE32 RTOS debugger for PXROS provides display functions to show the system resources of PXROS. All objects, such as tasks, mailboxes, messages etc. can be displayed and inspected. In addition, by using the pro-cessors capability of reading the targetmemory while the application is run-ning, or by using the emulators dual-port memory (if available), the display of all these regions can be viewed non-intrusively in real time. The tables are updated permanently (“On The Fly”), without affecting the application at all.Task Related BreakpointsAny breakpoint set in the TRACE32 debugger can be set dependent to a specific task. This means, that thebreakpoint will then only halt, if hit by the specified task. This allows taskrelated debugging even in shared code.Task list window, detailed task window andmailbox list windowBreakpoint list with task dependent breakpointsDynamic Task Performance MeasurementWhile PXROS is running, TRACE32 is capable of recurrently evaluating the current running task and collecting the results. The percentage, each task consumes of the system, is then dis-played graphically and updated perma-nently. The longer time you let the measurement run, the more exact are the results. This feature is available even without any hardware trace.Download and Debug Tasks via EthernetTRACE32 added a new functionality to its software, which allows connecting to the PXROS-HR target via Ethernet. Y ou can download tasks onto the run-ning target using TRACE32, and youcan debug those tasks individually over the Ethernet connections - which ena-bles you to debug your tasks even over the Internet.PXROS Specific Display of Real-Time Trace ListingThe data recorded in the real time trace buffer (if available) can be displayed and interpreted specific to the operat-ing system. The task switches are dis-played symbolically, either exclusively or in addition to other information.Statistic Evaluation and Graphic Display of Task Run TimesOut of the real time trace buffer (if avail-able), the analyzer can calculate statis-tic tables of task run times and task switches. A graphical diagram showswhich task was active at a specific time, giving a clear view of the behav-iour of the system.Statistics and flow of tasksTask Related Evaluation of Function Run TimesThe statistic and graphic evaluation of function calls and function run times (if available) can be done dependant to the actual running task. This is neces-sary, if different tasks call one single function at the same time, or if a task switch occurs in between the function.PRACTICE Functions for OS Data.The support includes extended PRAC-TICE functions for PXROS specific data, to be used in setup and test scripts. E.g. the function “task.con-fig(magic)” returns the address of the so called magic value, which corre-sponds to the id of the current execut-ing task.PXROS related pull-down menuBecause the menu bar of theTRACE32 user interface can be fully customized, you can create a new pull down menu, including operating sys-tem specific commands. We deliverPXROS support with an example for such specific menues, which provides fast access to the PXROS awareness features.Flow of functions, related to the calling tasksStatistics on function hierarchy, task relatedContactInternational RepresentativeArgentinaAnacom Eletronica Ltda.Mr. Rafael SoriceRua Nazareth, 807, BarcelonaBR-09551-200 São Caetano do Sul, SP Phone: +55 11 3422 4200FAX: +55 11 3422 4242EMAIL:******************.br AustraliaEmbedded Logic Solutions P/LMr. Ramzi KattanSuite 2, Level 3144 Marsden StreetParramatta NSW 2150Phone: +61 2 9687 1880FAX: +61 2 9687 1881EMAIL:*****************.au AustriaLauterbach GmbHAltlaufstr. 40D-85635 Höhenkirchen-Siegertsbrunn Phone: +49 8102 9876 190FAX: +49 8102 9876 187EMAIL:******************** BelgiumTritec Benelux B.V.Mr. Robbert de VoogtStationspark 550NL-3364 DA SliedrechtPhone: +31 184 41 41 31FAX: +31 184 42 36 11EMAIL:******************BrazilAnacom Eletronica Ltda.Mr. Rafael SoriceRua Nazareth, 807, BarcelonaBR-09551-200 São Caetano do Sul, SP Phone: +55 11 3422 4200FAX: +55 11 3422 4242EMAIL:******************.br CanadaLauterbach Inc.Mr. Udo Zoettler4 Mount Royal Ave.USA-Marlborough, MA 01752 Phone: +1 508 303 6812FAX: +1 508 303 6813EMAIL:********************** China BeijingLauterbach Technologies Co., LtdMr. Linglin HeBeijing OfficeA3,South Lishi Road, XiCheng District Beijing 100037, P.R. ChinaPhone: +86 10 68023502FAX: +86 10 68023523EMAIL:************************* China ShenzhenLauterbach Technologies Co., Ltd1406/E Xihaimingzhu BuildingNo.1 Taoyuan Road, Nanshan District Shenzhen 518052, P.R. China Phone: +86 755 8621 0671FAX: +86 755 8621 0675EMAIL:**************************China SuzhouLauterbach Technologies Co., Ltd Mr. Linglin HeHengyu Square, Rm 709No. 188, Xing Hai StreetSuzhou, 215021 P.R. of China Phone: +86 512 6265 8030FAX: +86 512 6265 8032EMAIL:********************** Czech. RepublicLauterbach GmbHAltlaufstr. 40D-85635 Höhenkirchen-Siegertsbrunn Phone: +49 8102 9876 130FAX: +49 8102 9876 187EMAIL:******************** DenmarkNohau Danmark A/SMr. Flemming JensenHørkær 26, Plan 4DK-2730 HerlevPhone: +45 44 52 16 50FAX: +45 44 52 26 55EMAIL:*************EgyptLauterbach GmbHAltlaufstr. 40D-85635 Höhenkirchen-Siegertsbrunn Phone: +49 8102 9876 130FAX: +49 8102 9876 187EMAIL:******************** FinlandNohau Solutions FinlandMr. Martti ViljainenTekniikantie 14FI-02150 EspooPhone: +358 40 546 0142FAX: +358 9 2517 8101EMAIL:**************FranceLauterbach S.A.R.L.Mr. Jean-Pierre ParadisoEuroparc - Le Hameau B135 Chemin Des BassinsF-94035 Créteil CedexPhone: +33 1 49 56 20 30FAX: +33 1 49 56 20 39EMAIL:********************** GermanyLauterbach GmbHSales Team GermanyAltlaufstr. 40D-85635 Höhenkirchen-Siegertsbrunn Phone: +49 8102 9876 190FAX: +49 8102 9876 187EMAIL:******************** GreeceLauterbach GmbHAltlaufstr. 40D-85635 Höhenkirchen-Siegertsbrunn Phone: +49 8102 9876 190FAX: +49 8102 9876 187EMAIL:******************** HungaryLauterbach GmbHAltlaufstr. 40D-85635 Höhenkirchen-Siegertsbrunn Phone: +49 8102 9876 190FAX: +49 8102 9876 187EMAIL:********************India-BangaloreElectro Systems Associates Pvt. Ltd. Mr. G. V. GurunathamS-606, World Trade CenterMalleswaram West, No.26/1, Dr. Rajkumar RoadIndia - Bangalore 560055Phone: +91 80 67648888FAX: +91 80 23475615EMAIL:************************* India-ChennaiElectro Systems Associates Pvt. Ltd. Mr. D. KannanNo.109 /59A , Ground FloorIV Avenue, Ashok NagarIndia - Chennai - 600 083 Tamilnadu Phone: +91 044-24715750FAX: ++91 44 24715750EMAIL:********************India-DelhiElectro Systems Associates Pvt. Ltd. Mr. R.K. BhandariNo. 705, 7th Floor, Laxmi Deep ShivajinagarIndia - Delhi - 110 092Phone: +91 11-22549351FAX:EMAIL:******************India-HyderabadElectro Systems Associates Pvt. Ltd. Mr. C.V.M. Sri Ram MurthyShop No. 14, "Global Enclave" Bhagyanagar Colony, Kukat pallyIndia - Hyderabad 500 072Phone: +91 40-23063346FAX: +91 40-23063346EMAIL:**********************India-KolkataElectro Systems Associates Pvt. Ltd. Mr. Arun RoyIndia - KolkataPhone: +91 98305 78843FAX:EMAIL:********************India-PuneElectro Systems Associates Pvt. Ltd. Mr. R K BhandariShriram Complex,1126/1, Model Colony ShivajinagarIndia - Pune - 411 016Phone: +91 20 - 30462035 / 25663FAX: +91 20-25677202EMAIL:*****************IrelandLauterbach Ltd.Mr. Richard Copeman11 Basepoint Enterprise Centre Stroudley RoadBasingstoke, Hants RG24 8UPPhone: 0044-118 328 3334FAX:EMAIL:**********************IsraelItec Ltd.Mr. Mauri GottliebP.O.Box 10002IL-Tel Aviv 61100Phone: +972 3 6491202FAX: +972 3 6497661EMAIL:***************.ilItalyLauterbach SrlMr. Maurizio MenegottoVia Enzo Ferrieri 12I-20153 MilanoPhone: +39 02 45490282FAX: +39 02 45490428EMAIL:**********************JapanLauterbach Japan, Ltd.Mr. Kenji Furukawa3-8-8 ShinyokohamaKouhoku-ku, Nisso 16th BuildingY okohama-shi, Japan 222-0033 Phone: +81 45 477 4511FAX: +81 45 477 4519EMAIL:******************.jp LuxembourgTritec Benelux B.V.Mr. Robbert de VoogtStationspark 550NL-3364 DA SliedrechtPhone: +31 184 41 41 31FAX: +31 184 42 36 11EMAIL:****************** MalaysiaFlash TechnologyMr. Teo Kian HockNo 61, # 04-15 Kaki Bukit Av 1Shun Li Industrial ParkSGP-Singapore 417943Phone: +65 6749 6168FAX: +65 6749 6138EMAIL:*******************.sg MexicoLauterbach Inc.Mr. Udo Zoettler4 Mount Royal Ave.USA-Marlborough, MA 01752 Phone: +1 508 303 6812FAX: +1 508 303 6813EMAIL:********************** NetherlandsTritec Benelux B.V.Mr. Robbert de VoogtStationspark 550NL-3364 DA SliedrechtPhone: +31 184 41 41 31FAX: +31 184 42 36 11EMAIL:******************New ZealandEmbedded Logic Solutions P/LMr. Ramzi KattanSuite 2, Level 3144 Marsden StreetParramatta NSW 2150Phone: +61 2 9687 1880FAX: +61 2 9687 1881EMAIL:*****************.au NorwayNohau Solutions ABMr. Jörgen NilssonDerbyvägen 6DSE-21235 MalmoePhone: +46 40 592 206FAX: +46-40 592 229EMAIL:*********************** PolandQUANTUM Sp. z o.o.Mr. Aleksander Bilul. Jeleniogorska 654-056 WroclawPhone: +48 71 362 6356FAX: +48 71 362 6357EMAIL:****************.pl PortugalCaptura Electronica,SCCLMr. Juan Martinezc/Duero, 40E-08031 BarcelonaPhone: +34 93 429 5730FAX: +34 93 407 0778EMAIL:******************* RomaniaLauterbach GmbHAltlaufstr. 40D-85635 Höhenkirchen-Siegertsbrunn Phone: +49 8102 9876 130FAX: +49 8102 9876 187EMAIL:********************RussiaRTSoftMr. Alexey IsaevNikitinskaya 3RUS-105037 MoscowPhone: +7 495 742 6828FAX: +7 495 742 6829EMAIL:****************.ruSingaporeFlash TechnologyMr. Teo Kian HockNo 61, # 04-15 Kaki Bukit Av 1Shun Li Industrial ParkSGP-Singapore 417943Phone: +65 6749 6168FAX: +65 6749 6138EMAIL:*******************.sgSouth Korea, PangyoHancom MDS Inc.Mr. Dongwook Jun3FL. Hancom Tower49, Daewangpangyo-ro 644, Bundang-gu Seongnam-si, Gyeonggi-do, 463-400, ROK Phone: +82-31-627-3000FAX: +82-31-627-3100EMAIL:*********************SpainCaptura Electronica,SCCLMr. Juan Martinezc/Duero, 40E-08031 BarcelonaPhone: +34 93 429 5730FAX: +34 93 407 0778EMAIL:*******************SwedenNohau Solutions ABMr. Jörgen NilssonDerbyvägen 6DSE-21235 MalmoePhone: +46 40 592 206FAX: +46 40 592 229EMAIL:*********************** SwitzerlandJDT Jberg DatenTechnikMr. Andreas JbergZimmereistrasse 2CH-5734 Reinach AGPhone: +41 62 7710 886FAX:EMAIL:********************TaiwanSuperlink Technology Corp.Mr. Sulin Huang3F-8,No.77,Sec.1,Xintaiwu Rd.,Xizhi District, New Taipei City 22101, Taiwan, R.O.C. Phone: +886 2 26983456FAX: +886 2 26983535EMAIL:**********************.tw TunisiaLauterbach Consulting S.A.R.L.Mr. Khaled JmalRoute El Ain Km 3.5TN-3062 SfaxPhone: +216-31361061FAX: +216-74611723EMAIL:********************** Turkey-1Tektronik Muh. ve Tic. A.S.Mr. Hakan Y avuzCyberPlaza B-Blok, 702BBilkent06800 AnkaraPhone: +90 312 437 3000FAX: +90 312 437 1616EMAIL:******************.tr Turkey-2G3TEK Embedded Technologies Ltd. Mr. Celal AygunIlkyerlesim Mah. 445.Sok. No: 4806370 Batikent/AnkaraPhone: +90 312 3324769FAX: +90 312 3324769EMAIL:**************UKLauterbach GmbHMr. Richard CopemanAltlaufstr. 40D-85635 Höhenkirchen-Siegertsbrunn Phone: +49 8102 9876 190FAX: +49 8102 9876 187EMAIL:******************** USA EastLauterbach Inc.Mr. Udo Zoettler4 Mount Royal Ave.USA-Marlborough, MA 01752 Phone: +1 508 303 6812FAX: +1 508 303 6813EMAIL:********************** USA WestLauterbach Inc.Mr. Bob Kupyn1111 Main Street, Suite 620USA-Vancouver, WA. 98660 Phone: +1 503 524 2222FAX: +1 503 524 2223EMAIL:************************Additional InformationLauterbach GmbHAltlaufstr. 40D-85635 Höhenkirchen-SiegertsbrunnTel. ++49 8102 9876-0 FAX -999*******************uterbach.deLauterbach Inc.4 Mount Royal Ave.Marlboro MA 01752Phone (508) 303 6812 FAX (508) 303 6813 ********************** Lauterbach Ltd.11 Basepoint Enterprise Ctre Stroudley Road Basingstoke, Hants RG24 8UPPhone ++44-1256-333-690 FAX -661**********************http:/Lauterbach S.A.R.L.135 Chemin Des BassinsF-94035 Créteil CedexPhone ++33-149-562-030FAX ++33-149-562-039**********************http:/uterbach.fr Lauterbach Japan, Ltd.3-9-5 Shinyokohama Kouhoku-kuY okohama-shi Japan 222-0033Phone ++81-45-477-4511 FAX -4519*********************uterbach.co.jp Lauterbach s.r.l.Lauterbach s.r.l.Via Enzo Ferrieri 12I-20153 MilanoPhone ++39 02 45490282FAX ++39 02 45490428*********************uterbach.itSuzhou Lauterbach Consulting Co.,Ltd.Room 1605, Xing Hai International Square No.200, Xing Hai StreetSuzhou, 215021 PR of ChinaPhone: 0086-512 6265 8030FAX: 0086-512 6265 8032*********************DisclaimerThe information presented is intended to give overview information only.Changes and technical enhancements or modifications can be made with-out notice.。

可靠性仿真在鱼雷产品上的应用王斗辉 1, 陈　欢 2, 郭　君 2, 吴　斌 2(1. 工业和信息化部 电子第五研究所, 广东 广州, 615123; 2. 中国船舶集团有限公司 第705研究所, 陕西 西安, 710077)摘 要: 针对传统可靠性试验耗时长、成本高的问题, 给出了可靠性仿真的基本内容和工作流程, 针对鱼雷产品中的典型电子组件开展可靠性仿真建模、热应力和振动应力仿真分析、故障预计和可靠性评估, 以得到产品设计薄弱环节、潜在故障信息和平均首发故障时间等。

分析结果表明, 可靠性仿真能够确保在鱼雷产品设计早期消除故障源, 从而提高鱼雷产品的鲁棒性和故障预测能力。

关键词: 鱼雷; 可靠性; 电子组件; 仿真建模; 应力分析中图分类号: TJ630 文献标识码: A 文章编号: 2096-3920(2024)01-0166-08DOI: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0030Application of Reliability Simulation in Torpedo ProductsWANG Douhui1,　CHEN Huan2,　GUO Jun2,　WU Bin2(1. CEPRI, Guangzhou 615123, China; 2. The 705 Research Institute, China State Shipbuilding Corporation Limited, Xi’an 710077, China)Abstract: The traditional reliability test is time-consuming and requires high cost. Therefore, this article provided the basic content and workflow of reliability simulation and conducted reliability simulation modeling, thermal stress simulation analysis, vibration stress simulation analysis, fault prediction, and reliability evaluation for typical electronic components in a certain torpedo product, so as to obtain weak links in product design, potential fault information, and average first failure time. The analysis results show that the reliability simulation can ensure the elimination of fault sources in the early stage of torpedo product design and thus improve torpedo product robustness and fault prediction ability.Keywords: torpedo; reliability; electronic components; simulation modeling; stress analysis0　引言随着技术的发展, 对装备可靠性水平的要求越来越高, 但对研制和生产周期的要求则越来越短,完全按传统的典型环境仿真方法对装备进行可靠性试验, 对于可靠性指标要求较高的产品, 无论是时间还是试验费用等都难以保证, 为此需要找到一种在研制初期即可针对仿真模型, 在开展建模仿真的基础上进行可靠性设计及评价的新途径。