(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210808543.0 (22)申请日 2022.07.11 (71)申请人 武汉华之洋科技有限公司 地址 430000 湖北省武汉市江夏区经济开 发区阳光大道717号中国船舶重工集 团公司第七一七研究所综合管 理楼1- 2层 (72)发明人 韩霄翰　陈平安　陈勇军　程品　 陈华　 (74)专利代理 机构 北京同辉知识产权代理事务 所(普通合伙) 11357 专利代理师 孙艳敏 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/23(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种龙门式双轴直线运动平台的刚柔耦合 动力学仿真方法 (57)摘要 本发明公开了一种龙门式双轴直线运动平 台的刚柔耦合动力学仿真方法， 涉及动力学仿真 分析领域， 包括以下步骤： 几何处理； 单元网格划 分： 有限元柔性体建模； 材料特性设置： 对龙门式 双轴直线运动平台定义材料特性； 节点设置： 建 立ADAMS中使用的接口节点， 并对节点刚性化处 理； 模型文件转化： 生成MNF文件能够在并导入至 ADAMS中进行读取； 建立运动学关系； 建立载荷； 运动学、 动力学参数导入； 应变应力仿真模拟计 算； 振动仿真模拟分析。 本发明的优点在于： 基于 ADAMS和ANSYS环境 建立了刚柔耦 合动力学模型， 对于龙门式双轴直线运动平台的动力学应变应 力仿真模拟计算和振动仿真模拟分析， 可减低研 发成本、 缩短研发周期、 提高产品设计的质量、 具 备很高的经济效益。 权利要求书2页 说明书5页 附图9页 CN 115146409 A 2022.10.04 CN 115146409 A 1.一种龙门式双轴直线运动平台的刚柔耦合动力学仿真方法， 其特征在于， 包括以下 步骤： 几何处理， 基于龙门式双轴直线运动平台的三维模型， 进行模型简化， 因主要分析滑块 运动过程中对导轨和台体的变形， 仅保留滑块的主要承载部件以及负载安装的基台， 因此 在三维模型中删除一些多余部件， 仅保留台体(1)、 X0导轨(2)和Y0导轨(3)， 将其导入到 ANSYS中， 进行 前处理建模； 单元网格划分， 根据 龙门式双轴直线运动平台的三维模型结构特征进行3D实体网格单 元划分， 进行有限元柔 性体建模； 材料特性设置， 对龙门式双轴直线运动平台定义材 料特性； 节点设置， 建立ADAMS中使用的接口节点， 并对建立的接口节点， 并对节点进行刚性化 处理， 为后续在柔 性体上建模做好 准备； 模型文件转 化， 生成MNF文件能够 在并导入至ADAMS中进行读取； 建立运动学关系， 根据实 际台体的工作运行情况， 于两导轨上滑块的起始位置点建立 滑块质量单元和导轨进行连接， 并建立X轴刚性滑块和Y轴刚性滑块的直线运动副， 运动副 上建立直线驱动， 整个台体下方建立 弹性支撑力元， 设置和实物隔振器相同的力学参数， 整 个弹性力元 下方的支架和大地进行固定连接； 建立载荷， 根据实际滑块的重量， 设置滑块单元的质量， 为整个台体的主要载荷， 其它 边界条件根据实际情况进行据实设置； 运动学、 动力学参数导入， 设置X轴刚性滑块和/或Y轴刚性滑块的运动函数， 完成整个 刚柔耦合动力学建模； 应变应力仿真模拟计算， 基于建立的刚柔耦合动力学仿真模型， 通过ADAMS中测量功 能， 测量影响用户精度位置处的应变应力值， 设置求解步长， 及根据行程进行求解时间的设 置； 预平衡处理， 刚柔耦合动力学模型建立完后， 由于下方有弹性支撑， 因此需进行预平衡 位置， 将整个台体的仿真初始位置设置为支撑平衡位置处； 振动仿真模拟分析， 基于建立的刚柔耦合动力学仿真模型， 通过ADAMS中的振动模块进 行频域振动分析。 2.根据权利要求1所述的一种龙门式双轴直线运动平台的刚柔耦合动力学仿真方法， 其特征在于， 所述单元网格划分中进行实体网格单元划分的模型包括台体(1)、 X0导轨(2) 和Y0导轨(3)。 3.根据权利要求1所述的一种龙门式双轴直线运动平台的刚柔耦合动力学仿真方法， 其特征在于， 所述材料设置中， 对导轨及基台定义大理石材料特性， 滑块定义为铝合金材料 特性。 4.根据权利要求1所述的一种龙门式双轴直线运动平台的刚柔耦合动力学仿真方法， 其特征在于， 所述节点设置中， 建立的接口节点包括整个台体的弹性隔振支撑位置， 两导轨 上和滑块接触的起始位置点， 整个 基台上需测量的危险位置点。 5.根据权利要求1所述的一种龙门式双轴直线运动平台的刚柔耦合动力学仿真方法， 其特征在于， 所述应 变应力仿真模拟计算包括如下步骤： 设置测量台体 应变参数、 重力加速度；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115146409 A 2求解步长设置， 选取合 适的计算 步长校核求 解问题； 设置运动工况， 运行模型， 获取计算结果。 6.根据权利要求1所述的一种龙门式双轴直线运动平台的刚柔耦合动力学仿真方法， 其特征在于， 所述振动仿真模拟分析包括如下步骤： 建立输入通道， 设置逼近实际情况的激振器； 设置激振器类型及激振方向； 建立输出通道， 通道类型及方向； 设置振动分析工况， 设置 激振扫频 范围及步长， 运行振动分析。 7.根据权利要求6所述的一种龙门式双轴直线运动平台的刚柔耦合动力学仿真方法， 其特征在于， 所述振动仿真模拟分析的具体方法为： 仿真开始时， 滑块在两导轨上同时作往复运动， 测量点实时显示测量点应变变化， 得到 仿真结果后， 对结果进行处 理， 获取台体的频率响应曲线等需要的结果。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115146409 A 3