[发明专利]面向船体吊装规划与作业训练的快速动力学仿真实现方法

权利要求书

1.一种面向船体吊装规划与作业训练的快速动力学仿真实现方法，其特征在于，根据计算机辅助设计系统生成的三角网格模型得到对象的体积、质心和转动惯量，通过设置阻尼和摩擦参数，建立吊装系统的钢绳的动力学模型并进行刚柔锚点连接，通过设置吊装路径后，经吊装仿真动力学求解实现快速动力学仿真；

所述的建立吊装系统的钢绳的动力学模型是指：将钢绳的质点与质点之间的连接关系简化为一个一维距离约束，每一次仿真计算纠正质点间的距离以实现两个质点间的距离约束，其中：任意取质点系一部分作为研究对象，则其中两个质点位置分别为p₁,p₂，质量分别为m₁,m₂，距离为l，则纠正质点间距离为：

2.根据权利要求1所述的面向船体吊装规划与作业训练的快速动力学仿真实现方法，其特征是，所述的三角网格模型，以OSG三维引擎为基础，采用osg格式和ive格式的文件，该模型中的三维对象以三维面片顶点-顶点索引/面片向量的方式存储。

3.根据权利要求1所述的面向船体吊装规划与作业训练的快速动力学仿真实现方法，其特征是，所述的设置阻尼和摩擦参数是指：根据物体运动速度计算出阻尼力从而得到对象运动的阻尼特性，该阻尼特性默认为零；同时设置摩擦参数为忽略滚动摩擦力的作用并认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，从而根据预先输入两个物体的摩擦系数得出两个物体之间的摩擦力F＝μ₁μ₂N。

4.根据权利要求1所述的面向船体吊装规划与作业训练的快速动力学仿真实现方法，其特征是，所述的设置吊装路径是指：根据预定吊装工艺，设定各钢绳上吊点，即钢绳上与起重机一段联接的位置的起止时间、速度和路径，通过连接各吊点得到路径。

5.根据权利要求1所述的面向船体吊装规划与作业训练的快速动力学仿真实现方法，其特征是，所述的吊装仿真动力学求解，包括以下步骤：

1)解算运动：遍历仿真对象，计算刚体、钢绳节点在重力场中的运动，即只在重力作用下的运动；

所述的重力场，其重力加速度可由用户设置，默认为9.8m/s²，沿Z轴负方向；

所述的运动，其速度由上一次仿真计算结果获得；

2)更新刚体计算结果：将经步骤1)得到的刚体运动状态保存到刚体对象下；

3)解算锚点：遍历所有柔体对象，依次解算锚点，将计算结果保存到钢绳节点和钢绳所连接的刚体对象；

4)检测并计算刚柔碰撞：遍历所有柔体对象，依次解算节点与刚体间的碰撞，将计算结果保存到钢绳节点和节点所碰撞的刚体对象；

5)解算钢绳节点位置：遍历所有柔体对象，依次解算钢绳内所有节点间的连接关系，将计算结果保存到钢绳节点下；

6)更新柔体计算结果：将步骤4)～步骤6)的柔体运动状态结果保存到钢绳和钢绳节点；

7)保存本次计算结果，更新场景，准备进入下一次循环计算。

6.一种实现上述任一权利要求所述方法的系统，其特征在于，包括：动力学参数求解单元、柔性刚绳求解单元、吊装路径设置单元及吊装仿真动力学求解单元，其中：动力学参数求解单元与柔性刚绳求解单元相连并传输相关动力学参数信息，动力学参数求解单元、柔性刚绳求解单元、吊装路径设置单元分别与吊装仿真动力学求解单元相连并传输动力学参数信息、柔性刚绳求解结果及路径信息。