[发明专利]一种三维柔性梁系统力学的运动仿真方法及系统

权利要求书

1.一种三维柔性梁系统的动力学仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，设定建立动力学方程的条件，包括：

设定三维的柔性梁系统中各物体的材料参数、尺寸参数以及初始位置参数、选择三维柔性梁系统中各个物体间的约束方式；

给定三维柔性梁系统模型所受的外力；

根据需要设定三维的柔性梁系统动力学分析的时间，以及计算的时间步长；

第二步，构建动力学方程，将每个物体的位置和梯度作为动力学方程待求解的未知数；

第三步，求解动力学方程，获得三维柔性梁系统中每个物体在每个时刻的位置；根据每个物体在每个时刻的位置信息构建三维柔性梁系统动画图像并显示出来。

2.如权利要求1所述三维柔性梁系统力学的运动仿真方法，其特征在于，多体三维柔性梁系统动力学方程如式(1)所示：

Mq··ΦqTΦq0q··λ=Qγ---(1)]]>

式(1)中，Φ_q为Φ关于q的导数阵，q为系统的广义坐标，Φ＝0为三维柔性梁系统的约束方程，λ和γ分别为拉格朗日乘子矩阵和加速度约束方程的右项；为单体三维柔性梁系统的动力学方程；M＝diag(M₁M₂……M_N)为总的质量阵；Q＝diag(Q₁Q₂……Q_N)为总的外力阵。

3.如权利要求2所述三维柔性梁系统力学的运动仿真方法，其特征在于，使用龙格库塔法对动力学方程进行求解。

4.一种三维柔性梁系统力学的运动仿真系统，其特征在于，包含以下模块：

模型参数输入模块，用于输入三维柔性梁系统各物体的尺寸参数，材料参数以及各物体的初始位置参数；

约束方式选定模块，用于在预先存储的多种约束方式中选定各物体间需要的约束方式；

外力输入模块，用于输入模型所受的外力值；

计算时间以及计算步长输入模块；

动力学计算模块，用于进行动力学分析，其包括动力学方程构建子模块和计算子模块；动力学方程构建子模块用于构建三维柔性梁系统运动的力学方程，将每个物体的位置和梯度作为待求解的未知数；计算子模块用于求解三维柔性梁系统运动的动力学方程，获得三维柔性梁系统运动中每个物体的在每个时刻的位置；

显示模块，用于根据每个时刻系统中每个物体的位置，显示出三维柔性梁系统的图像画面。