CN117972811A - 一种几何模型的瞬态动力学仿真方法、系统及存储介质 - Google Patents

Abstract

一种几何模型的瞬态动力学仿真方法、系统及存储介质，涉及动力学仿真技术领域。在该方法中，将待仿真几何模型导入有限元软件；在有限元软件中，按照预设设置规则设置待仿真几何模型，其中预设设置规则包括：将待仿真几何模型的全部子模型设置为柔体、建立待仿真几何模型中的动力模型与动力模型连接的子模型的运动副；在有限元软件中，按照预设瞬态动力学仿真规则对设置后的待仿真几何模型进行仿真得到仿真结果，预设瞬态动力学仿真规则包括：加载设置后的待仿真几何模型的重力、加载重力后，在运动副中施加载荷、获取施加载荷后的第一仿真结果、取消运动副中所施加的载荷、获取停止载荷后的第二仿真结果。该方法使得仿真结果更接近真实情况。

Description

一种几何模型的瞬态动力学仿真方法、系统及存储介质

技术领域

本申请涉及动力学仿真技术领域，尤其涉及一种几何模型的瞬态动力学仿真方法、系统及存储介质。

背景技术

随着科技的不断发展，各类高精度、高复杂度的运动平台在许多领域越来越广泛的应用，如航天、军事、医疗等。然而，为了确保这些运动平台能够在实际应用中达到预期的性能，需要对其进行精确的振动模拟与分析。这就涉及到一种重要的技术——瞬态动力学仿真。

现有的动力学仿真技术通常是通过刚柔耦合的多体动力学仿真分析来实现的。在这种方法中，大部分零件被简化为刚体，只有少数关键部件被视为柔体进行处理。这种方式大大简化了仿真计算的复杂性，使仿真分析变得可行。

然而，目前的仿真方式存在着一些明显的缺陷。由于大部分零件被简化为刚体，这种简化在某些情况下会导致仿真结果与真实情况存在较大的偏差。这是因为在实际情况中，许多零件并非严格的刚体，而是会有一定的形变和振动。这些形变和振动在刚体模型中是无法考虑的，因此会导致仿真结果出现误差。

发明内容

本申请提供了一种几何模型的瞬态动力学仿真方法、系统及存储介质，通过考虑模型中各部分的形变和振动，从而使得仿真结果更接近真实情况。

第一方面，本申请提供了一种几何模型的瞬态动力学仿真方法，包括：

将待仿真几何模型导入有限元软件；

在有限元软件中，按照预设设置规则设置待仿真几何模型，其中预设设置规则包括：将待仿真几何模型的全部子模型设置为柔体、建立待仿真几何模型中的动力模型与动力模型连接的子模型的运动副；

在有限元软件中，按照预设瞬态动力学仿真规则对设置后的待仿真几何模型进行仿真得到仿真结果，预设瞬态动力学仿真规则包括：加载设置后的待仿真几何模型的重力、加载重力后，在运动副中施加载荷、获取施加载荷后的第一仿真结果、取消运动副中所施加的载荷、获取停止载荷后的第二仿真结果。

在上述实施例中，通过将待仿真几何模型的全部子模型设置为柔体，可以充分考虑模型中各部分的形变和振动，从而使得仿真结果更接近真实情况。同时能更精确地模拟出各种复杂的瞬态动力学过程，从而提供了更全面、更深入的振动模拟与分析数据。

结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中，将待仿真几何模型导入有限元软件的步骤之前，方法还包括：

获取原始仿真几何模型；

去除原始仿真几何模型中的低于影响力阈值的子模型；

减少原始仿真几何模型中的不低于影响力阈值的子模型的特征；

将去除、减少后的原始仿真几何模型确定为待仿真几何模型。

在上述实施例中，在导入待仿真几何模型到有限元软件之前，先对原始仿真几何模型进行预处理，包括去除低于影响力阈值的子模型以及减少不低于影响力阈值的子模型的特征。这一预处理步骤的引入，有效地简化了待仿真几何模型的复杂性，从而显著减少了后续的计算量。

结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中，预设设置规则还包括：

固定连接的子模型根据多点约束法改用绑定接触互相连接。

在上述实施例中，采用多点约束法将原本固定连接的子模型改用绑定接触互相连接，从不允许子模型在仿真过程中相对移动和形变到允许子模型在仿真过程中相对移动和形变，使仿真结果更加贴近实际。同时，多点约束法可以处理复杂的接触和约束条件，使得仿真结果更加准确，提升了瞬态动力学仿真的精度。

结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中，预设设置规则还包括：

无实质接触的子模型改用等效刚度处理；

无实质接触的子模型和与无实质接触的子模型连接的子模型改用无摩擦接触互相连接。

在上述实施例中，能够有效地模拟无实质接触的子模型的弹性特性，而无需详细模拟复杂的气体压力分布和流动情况，从而大大减少了计算量，同时，可以更准确地模拟无实质接触的子模型在运动过程中的动态行为。相比于处理复杂的气体摩擦力，无摩擦接触的处理方式更为简单且有效。

结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中，预设设置规则还包括：

弹簧子模型输入纵向刚度和侧向刚度。

在上述实施例中，通过为弹簧子模型分别输入纵向刚度和侧向刚度，本发明能够准确地模拟弹簧在不同方向上的动态行为，从而提高仿真的精度。

结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中，弹簧子模型输入纵向刚度和侧向刚度的步骤之前，方法还包括：

弹簧子模型的纵向采用弹簧连接，侧向采用轴承连接。

在上述实施例中，方便输入弹簧子模型的纵向刚度和侧向刚度。

结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中，在有限元软件中，按照预设瞬态动力学仿真规则对设置后的待仿真几何模型进行仿真得到仿真结果的步骤之前，方法还包括：

将设置后的待仿真几何模型转成有限元模型；

在有限元软件中，按照预设瞬态动力学仿真规则对设置后的待仿真几何模型进行仿真得到仿真结果的步骤，具体包括：

在有限元软件中，按照预设瞬态动力学仿真规则对有限元模型进行仿真得到仿真结果。

在上述实施例中，通过将待仿真几何模型转成有限元模型，有限元模型能够处理复杂的边界条件和载荷，来方便后续获得仿真结果。

第二方面，本申请实施例提供了一种几何模型的瞬态动力学仿真系统，包括：

导入模块，用于将待仿真几何模型导入有限元软件；

设置模块，用于在有限元软件中，按照预设设置规则设置待仿真几何模型，其中预设设置规则包括：将待仿真几何模型的全部子模型设置为柔体、建立待仿真几何模型中的动力模型与动力模型连接的子模型的运动副；

仿真模块，用于在有限元软件中，按照预设瞬态动力学仿真规则对设置后的待仿真几何模型进行仿真得到仿真结果，预设瞬态动力学仿真规则包括：加载设置后的待仿真几何模型的重力、加载重力后，在运动副中施加载荷、获取施加载荷后的第一仿真结果、取消运动副中所施加的载荷、获取停止载荷后的第二仿真结果。

结合第二方面的一些实施例，在一些实施例中，系统还包括：

原始模块，用于获取原始仿真几何模型；

第一简化模块，用于去除原始仿真几何模型中的低于影响力阈值的子模型；

第二简化模块，用于减少原始仿真几何模型中的不低于影响力阈值的子模型的特征；

确定模块，用于将去除、减少后的原始仿真几何模型确定为待仿真几何模型。

结合第二方面的一些实施例，在一些实施例中，预设设置规则还包括：

固定连接的子模型根据多点约束法改用绑定接触互相连接。

结合第二方面的一些实施例，在一些实施例中，预设设置规则还包括：

无实质接触的子模型改用等效刚度处理；

无实质接触的子模型和与无实质接触的子模型连接的子模型改用无摩擦接触互相连接。

结合第二方面的一些实施例，在一些实施例中，预设设置规则还包括：

弹簧子模型输入纵向刚度和侧向刚度。

结合第二方面的一些实施例，在一些实施例中，预设设置规则还包括：

弹簧子模型输入纵向刚度和侧向刚度。

结合第二方面的一些实施例，在一些实施例中，系统还包括：

有限元模块，用于将设置后的待仿真几何模型转成有限元模型；

仿真模块，具体包括：在有限元软件中，按照预设瞬态动力学仿真规则对有限元模型进行仿真得到仿真结果。

第三方面，本申请实施例提供了一种几何模型的瞬态动力学仿真系统，该系统包括：一个或多个处理器和存储器；

该存储器与该一个或多个处理器耦合，该存储器用于存储计算机程序代码，该计算机程序代码包括计算机指令，该一个或多个处理器调用该计算机指令以使得该几何模型的瞬态动力学仿真系统执行如第一方面以及第一方面中任一可能的实现方式描述的方法。

第四方面，本申请实施例提供一种包含指令的计算机程序产品，当上述计算机程序产品在服务器上运行时，使得上述服务器执行如第一方面以及第一方面中任一可能的实现方式描述的方法。

第五方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当上述指令在几何模型的瞬态动力学仿真系统上运行时，使得上述几何模型的瞬态动力学仿真系统执行如第一方面以及第一方面中任一可能的实现方式描述的方法。

可以理解地，上述第二方面提供的几何模型的瞬态动力学仿真系统、第三方面提供的几何模型的瞬态动力学仿真系统、第四方面提供的计算机程序产品和第五方面提供的计算机存储介质均用于执行本申请实施例所提供的几何模型的瞬态动力学仿真方法。因此，其所能达到的有益效果可参考对应方法中的有益效果，此处不再赘述。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1、本申请提供的几何模型的瞬态动力学仿真方法，通过将待仿真几何模型的全部子模型设置为柔体，可以充分考虑模型中各部分的形变和振动，从而使得仿真结果更接近真实情况。同时能更精确地模拟出各种复杂的瞬态动力学过程，从而提供了更全面、更深入的振动模拟与分析数据。

2、本申请提供的几何模型的瞬态动力学仿真方法，在导入待仿真几何模型到有限元软件之前，先对原始仿真几何模型进行预处理，包括去除低于影响力阈值的子模型以及减少不低于影响力阈值的子模型的特征。这一预处理步骤的引入，有效地简化了待仿真几何模型的复杂性，从而显著减少了后续的计算量。

附图说明

图1为本申请提供的几何模型的瞬态动力学仿真方法的一个流程示意图。

图2为本申请提供的几何模型的瞬态动力学仿真方法的另一个流程示意图。

图3是本发明的一个实施例中运动平台的几何模型。

图4是本发明的一个实施例中运动平台的有限元模型。

图5是本发明的一个实施例中运动平台的运动速度曲线。

图6是本发明的一个实施例中运动平台的仿真模拟振动位移曲线。

图7是本发明中运动平台的试验振动位移曲线。

图8为本申请提供的几何模型的瞬态动力学仿真系统的模块化虚拟装置的示意图。

图9为本申请提供的几何模型的瞬态动力学仿真系统的实体装置的示意图。

附图说明：1.气浮轴承；2.运动部件；3.运动平台；4.直线电机；5.导轨；6.空气弹簧；7.底座；8.有限元模型；9.速度曲线；10.仿真的振动位移曲线；11.试验的振动位移曲线。

具体实施方式

本申请以下实施例中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，而并非旨在作为对本申请的限制。如在本申请的说明书和所附权利要求书中所使用的那样，单数表达形式“一个”、“一种”、“所述”、“上述”、“该”和“这一”旨在也包括复数表达形式，除非其上下文中明确地有相反指示。还应当理解，本申请中使用的术语“和/或”是指包含一个或多个所列出项目的任何或所有可能组合。

以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为暗示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

下面对本实施例中几何模型的瞬态动力学仿真方法进行描述：

如图1所示，图1为本申请提供的几何模型的瞬态动力学仿真方法的一个流程示意图。

S101、将待仿真几何模型导入有限元软件。

一个具体实施例中，存在一个气浮运动平台模型（即待仿真几何模型）将这个模型导入到有限元软件，如ABAQUS、ANSYS、MSC等，此处不做限定。

当然导入的过程需要适应性处理，例如格式转换、预处理等等，此处不做赘述。

承接上例，打开此有限元分析软件，然后选择"结构"模块以进行瞬态动力分析。在软件中，选择"文件"菜单下的"导入几何"选项，将气浮运动平台模型导入该软件中。

S102、在有限元软件中，按照预设设置规则设置待仿真几何模型，其中预设设置规则包括：将待仿真几何模型的全部子模型设置为柔体、建立待仿真几何模型中的动力模型与动力模型连接的子模型的运动副。

承接上例，对于导入的每一个零部件，需要将它们视为柔体进行处理。在有限元软件中，可以在"几何"部分为每个零部件设定属性，例如选择"实体"，然后在"详细信息"窗口中选择"柔体"。为每个零部件设置材料参数。在这个实施例中，主要使用的材料有结构钢、铝合金、大理石、气浮膜等。对于每一种材料，需要设置其弹性模量、泊松比、密度等参数。例如一个具体的实施例中，对于使用结构钢的零部件，可以设置弹性模量为200 GPa，泊松比为0.3，密度为7850 kg/m³。对于使用铝合金的零部件，可以设置弹性模量为70 GPa，泊松比为0.33，密度为2700 kg/m³。对于使用大理石的零部件，可以设置弹性模量为50 GPa，泊松比为0.2，密度为2700 kg/m³。对于使用气浮膜的零部件，可以设置弹性模量为2 GPa，泊松比为0.45，密度为1200 kg/m³。

在有限元软件中，运动副通常用于表示两个或多个物体之间的运动关系，本实施例中运动副用于施加运动速度曲线来施加运动。承接上例，直线电机（动力模型）和导轨（与动力模型连接的子模型）之间的运动关系是直线滑动关系，因此需要建立一个直线滑动副。在"连接"部分，点击"插入"，然后选择"联接"。在"详细信息"窗口中，设置"联接类型"为"平移"，表示这是一个直线滑动副。设置"参考"和"移动"，分别选择导轨和直线电机的相应面。

S103、在有限元软件中，按照预设瞬态动力学仿真规则对设置后的待仿真几何模型进行仿真得到仿真结果，预设瞬态动力学仿真规则包括：加载设置后的待仿真几何模型的重力、加载重力后，在运动副中施加载荷、获取施加载荷后的第一仿真结果、取消运动副中所施加的载荷、获取停止载荷后的第二仿真结果。

需要说明的是，加载设置后的待仿真几何模型的重力之前，应该先固定地脚，使其不能在任何方向上移动。承接上例，可以在"载荷和约束"部分选择"插入"，然后选择"固定支撑"。在详细设置中，选择地脚的相关面进行应用，此处不做限定。

值得注意的是，重力需要稳态加载，即是在整个分析期间保持恒定的加载，与时间无关。对于重力这样的稳态载荷，它在分析开始时就被应用，并在整个分析过程中保持不变。

需要说明的是，载荷需要瞬态加载，即随时间变化的载荷。在实际的使用过程中，载荷并不总是恒定的，而是根据时间、位置或其他因素的变化而变化。这些载荷被称为瞬态载荷。

在另一些实施例中，获取停止载荷后的第二仿真结果实质上为运动停止后运动平台的残余振动位移结果，此处不做限定。

需要说明的是，如果载荷需要瞬态加载那么其实已经囊括了施加载荷和取消运动副中所施加载荷的步骤，相应的获取结果，也已经囊括了获取施加载荷后的第一仿真结果、获取停止载荷后的第二仿真结果。

可见，通过将待仿真几何模型的全部子模型设置为柔体，可以充分考虑模型中各部分的形变和振动，从而使得仿真结果更接近真实情况。同时能更精确地模拟出各种复杂的瞬态动力学过程，从而提供了更全面、更深入的振动模拟与分析数据。

上面实施例中，实现了使得仿真结果更接近真实情况，在实际应用中，在执行上述几何模型的瞬态动力学仿真方法时，有部分子模型不能严格按照柔体进行处理。下面结合图2所示的该几何模型的瞬态动力学仿真方法的另一个流程示意图，对本申请实施例中几何模型的瞬态动力学仿真方法进行具体描述：

如图2所示，图2为本申请提供的几何模型的瞬态动力学仿真方法的另一个流程示意图。

S201、获取原始仿真几何模型；去除原始仿真几何模型中的低于影响力阈值的子模型；减少原始仿真几何模型中的不低于影响力阈值的子模型的特征；将去除、减少后的原始仿真几何模型确定为待仿真几何模型。

去除原始仿真几何模型中的低于影响力阈值的子模型。这些子模型对整体的动力学特性影响较小，例如螺栓、螺母、小型连接件等。在一些实施例中，在一些实施例中，可以根据预设的清单来决定。可以预先创建一个清单，列出所有需要去除的子模型，如全部的螺栓和螺母。然后，可以根据这个清单，直接在几何模型中去除这些子模型。在另一些实施例中，可以设置一个阈值，如质量阈值或比例阈值。会去除那些质量或比例低于阈值的子模型。这样，可以保证剩下的子模型都是对整体动力学特性有较大影响的部分，至于具体的方法，此处不做限定。

在仿真软件中，可以直接在组件树中选择这些子模型，然后右键选择"删除"或"隐藏"。接着，减少原始仿真几何模型中的不低于影响力阈值的子模型的特征。这些特征包括小的工艺孔、小的台阶等，这些特征在仿真中可能会增加网格数量，从而增加计算量。至于具体的特征确定方法，可以参考上述子模型的去除方法，此处不做限定。

承接上例，在有限元软件中，可以使用"直接编辑"工具，选择要删除的特征，然后点击"删除"。在有限元软件中，可以使用"空间索取"工具，选择要删除的特征，然后点击"删除"。最后，将经过去除和减少后的原始仿真几何模型确定为待仿真几何模型。

需要说明的是，在进行仿真分析的预处理过程中，经常需要对原始的几何模型进行修改，如删除一些影响较小的子模型或者特征。然而，这种修改可能会引入一些问题。例如，删除子模型之后，可能会在原本连接的位置产生间隙，或者导致一些连接关系不再对应。在这种情况下，需要进行额外的调整。一种常见的调整方式是改变其他子模型之间的距离，以填补由于删除子模型而产生的间隙。另一种调整方式是修改连接关系，以确保仿真过程中，各部件的相对位置和运动状态是正确的，至于具体的调整方法，此处不做限定。

可见，在导入待仿真几何模型到有限元软件之前，先对原始仿真几何模型进行预处理，包括去除低于影响力阈值的子模型以及减少不低于影响力阈值的子模型的特征。这一预处理步骤的引入，有效地简化了待仿真几何模型的复杂性，从而显著减少了后续的计算量。

参考图3，图3是本发明的一个实施例中运动平台的几何模型。该几何模型即去除、减少后的原始仿真几何模型，其包括气浮轴承1、运动部件2；运动平台3；直线电机4；导轨5；空气弹簧6；底座7；至于这些零件的作用将在后续描述，此处不做限定。

S202、将待仿真几何模型导入有限元软件；将待仿真几何模型的全部子模型设置为柔体。

该步骤所使用的方法与步骤S102的方法类似，具体的实现方法可以参考步骤S102，此处不做赘述。

S203、固定连接的子模型根据多点约束法改用绑定接触互相连接。

需要说明的是，在有限元软件中，固定连接是不允许相对移动和形变，但在本实施例中，所有子模型设置为柔体，那么是需要子模型之间是相对移动和形变，因此，承接上例，对于焊接或螺栓连接（固定连接的子模型）的零件之间，采用绑定接触方式互相连接。在有限元软件中，可以在"连接"部分选择"插入"，然后选择"接触"。在"详细信息"窗口中，选择"绑定"作为接触类型。

对于有多个接触面的复杂连接，可以采用多点约束法。在有限元软件中，可以选择"接触"中的"高级"选项，然后选择"多点约束"。这样，可以将多个接触面一起约束，使其在仿真过程中保持一致的运动状态。

在另一些实施例中，为了避免错误的连接。在有限元软件中，可以在"接触"部分查看所有的接触对，检查其接触类型、接触面等信息，确保其正确无误。在有限元软件中，可以在"接触集"部分查看所有的接触对，检查其接触条件、接触面等信息。

需要说明的是，在实际的使用过程中有一些子模型是连成一体的，因此需要将它们进行分组，以方便管理和操作，例如，可以将底座、运动平台、运动部件等作为不同的组进行管理。在有限元软件中，可以在组件树中选择要分组的零件，然后右键选择"添加到新的分组"。在有限元软件中，可以在"几何"部分选择"插入"，然后选择"命名选择"，将选择的零件添加到一个新的命名选择中。此处不做限定。

可见，采用多点约束法将原本固定连接的子模型改用绑定接触互相连接，从不允许子模型在仿真过程中相对移动和形变到允许子模型在仿真过程中相对移动和形变，使仿真结果更加贴近实际。同时，多点约束法可以处理复杂的接触和约束条件，使得仿真结果更加准确，提升了瞬态动力学仿真的精度。

S204、无实质接触的子模型改用等效刚度处理；无实质接触的子模型和与无实质接触的子模型连接的子模型改用无摩擦接触互相连接。

需要使用等效刚度来处理气浮膜（无实质接触的子模型）。等效刚度是一种简化的处理方法，可以将复杂的气浮膜效果简化为一个等效的刚度。需要在气浮膜与支撑面之间建立无摩擦接触关系。在有限元软件中，可以在"连接"部分选择"插入"，然后选择"接触"。在"详细信息"窗口中，选择"无摩擦"作为接触类型。

在设置接触参数时，需要设置合理的值，以便于仿真收敛。在有限元软件中，可以在"接触"的"详细信息"窗口中，设置接触参数。参数设置的技巧包括采用罚函数法，将法向刚度系数设为0.1，搜索半径设为2mm等。罚函数法是一种常用的处理接触问题的方法，可以有效地提高仿真的收敛性。法向刚度系数和搜索半径是接触参数中的两个重要参数，合理的设置可以提高仿真的准确性和收敛性。

可见，能够有效地模拟无实质接触的子模型的弹性特性，而无需详细模拟复杂的气体压力分布和流动情况，从而大大减少了计算量，同时，可以更准确地模拟无实质接触的子模型在运动过程中的动态行为。相比于处理复杂的气体摩擦力，无摩擦接触的处理方式更为简单且有效。

S205、弹簧子模型的纵向采用弹簧连接，侧向采用轴承连接；弹簧子模型输入纵向刚度和侧向刚度。

承接上例，需要对空气弹簧进行纵向的简化处理。具体的简化方法是采用弹簧连接。在有限元软件中，可以在"连接"部分选择"插入"，然后选择"弹簧"。在"详细信息"窗口中，需要输入纵向刚度值，这里输入300N/mm。需要对空气弹簧进行侧向的简化处理。具体的简化方法是采用轴承连接。在有限元软件中，同样可以在"连接"部分选择"插入"，然后选择"轴承"。在"详细信息"窗口中，需要输入侧向刚度值，这里输入6000N/mm。

可见，通过为弹簧子模型分别输入纵向刚度和侧向刚度，本发明能够准确地模拟弹簧在不同方向上的动态行为，从而提高仿真的精度，同时，弹簧子模型的纵向采用弹簧连接，侧向采用轴承连接，来方便输入弹簧子模型的纵向刚度和侧向刚度

S206、建立待仿真几何模型中的动力模型与动力模型连接的子模型的运动副。

该步骤所使用的方法与步骤S102的方法类似，具体的实现方法可以参考步骤S102，此处不做赘述。

S207、将待仿真几何模型转成有限元模型。

承接上例，采用3D实体网格，这种网格类型可以准确地反映出模型的三维几何特性。在有限元软件中，可以在"网格"部分选择"插入"，然后选择"方法"，在"详细信息"窗口中，选择"3D"作为网格类型。需要设置合理的网格尺寸。一般来说，大的零件可以采用大的网格尺寸，这样可以减小网格的数量，从而减小计算量。在有限元软件中，可以在"网格"部分选择"插入"，然后选择"尺寸"，在"详细信息"窗口中，输入网格尺寸的值。需要设置网格生成方法。一般来说，可以设为扫掠或六面体主导，尽量采用六面体单元，这样可以进一步减小计算量。在有限元软件中，可以在"网格"部分选择"插入"，然后选择"方法"，在"详细信息"窗口中，选择"扫掠"或"六面体主导"。需要生成网格，并检查生成的网格。网格如图2所示。需要注意的是，网格的总数建议小于5万，这样可以保证计算能在数小时内完成。在有限元软件中，可以在"网格"部分选择"生成"，生成网格。然后，可以在"网格"部分选择"统计"，查看网格的总数。

如图4所示，图4是本发明的一个实施例中运动平台的有限元模型。图3中的几何模型按照上述方法转换成有限元模型8。

可见，通过将待仿真几何模型转成有限元模型，有限元模型能够处理复杂的边界条件和载荷，来方便后续获得仿真结果。

S208、在有限元软件中，按照预设瞬态动力学仿真规则对设置后的待仿真几何模型进行仿真得到仿真结果，预设瞬态动力学仿真规则包括：加载设置后的待仿真几何模型的重力、加载重力后，在运动副中施加载荷、获取施加载荷后的第一仿真结果、取消运动副中所施加的载荷、获取停止载荷后的第二仿真结果。

在进行动力学仿真分析时，需要考虑振动随时间的变化情况。为了实现这一点，可以在仿真软件中打开“时间积分”选项。这样，就可以加载运动速度的瞬态值，从而真实地模拟振动随时间的变化曲线，即运动速度曲线9。承接上例，如图5所示，图5是本发明的一个实施例中运动平台的运动速度曲线，从图中可以看出，运动速度的最高值为280mm/s。值得注意的是，减速过程相对于加速过程较为平缓。这种设计有利于降低减速过程中的冲击，从而减小残余振动，提高设备的运行稳定性。

在准备进行瞬态动力学计算求解时，需要首先设定一些关键的求解参数。例如，可以将运动时间设为1.5s，时间步长设为0.0005s等。这样的设置能够帮助在计算过程中保持高的精确度，同时也能保证计算的效率。一旦完成了计算求解，就可以查看仿真模拟的结果。这些结果包括各种重要的动力学指标，如电机推力曲线，振动位移曲线，振动速度曲线，振动加速度曲线等。通过这些结果，可以清楚地了解设备的动力学行为，特别是运动停止后运动平台的残余振动位移情况。

一个对比实施例，图7是本发明中运动平台的试验振动位移曲线。为了验证的仿真方法的有效性，可以将仿真得到的结果和实际试验得到的结果进行比较。特别的，可以参考使用本实施例方法所得到的仿真的振动位移曲线，参考图6，图6是本发明的一个实施例中运动平台的仿真模拟振动位移曲线10。并将其与实验得到的试验的振动位移曲线11进行对比。参考图7，图7是本发明中运动平台的试验振动位移曲线。查看这两条曲线，可以发现它们之间的吻合度非常高。这表明的仿真模拟结果和实际试验结果在振动位移的变化趋势和数值上都具有很好的一致性。

下述为本申请的装置实施例，可以用于执行本申请方法实施例。对于本申请装置实施例中未披露的细节，请参照本申请方法实施例。

参考图8，本申请实施例提供了一种几何模型的瞬态动力学仿真系统，几何模型的瞬态动力学仿真系统包括：

导入模块801，用于将待仿真几何模型导入有限元软件；

设置模块802，用于在有限元软件中，按照预设设置规则设置待仿真几何模型，其中预设设置规则包括：将待仿真几何模型的全部子模型设置为柔体、建立待仿真几何模型中的动力模型与动力模型连接的子模型的运动副；

仿真模块803，用于在有限元软件中，按照预设瞬态动力学仿真规则对设置后的待仿真几何模型进行仿真得到仿真结果，预设瞬态动力学仿真规则包括：加载设置后的待仿真几何模型的重力、加载重力后，在运动副中施加载荷、获取施加载荷后的第一仿真结果、取消运动副中所施加的载荷、获取停止载荷后的第二仿真结果。

在一些实施例中，系统还包括：

原始模块，用于获取原始仿真几何模型；

第一简化模块，用于去除原始仿真几何模型中的低于影响力阈值的子模型；

第二简化模块，用于减少原始仿真几何模型中的不低于影响力阈值的子模型的特征；

确定模块，用于将去除、减少后的原始仿真几何模型确定为待仿真几何模型。

在一些实施例中，预设设置规则还包括：

固定连接的子模型根据多点约束法改用绑定接触互相连接。

在一些实施例中，预设设置规则还包括：

无实质接触的子模型改用等效刚度处理；

无实质接触的子模型和与无实质接触的子模型连接的子模型改用无摩擦接触互相连接。

在一些实施例中，预设设置规则还包括：

弹簧子模型输入纵向刚度和侧向刚度。

在一些实施例中，预设设置规则还包括：

弹簧子模型输入纵向刚度和侧向刚度。

在一些实施例中，系统还包括：

有限元模块，用于将设置后的待仿真几何模型转成有限元模型；

仿真模块，具体包括：在有限元软件中，按照预设瞬态动力学仿真规则对有限元模型进行仿真得到仿真结果。

本申请还公开一种几何模型的瞬态动力学仿真系统。参照图9，为本申请提供的几何模型的瞬态动力学仿真系统的实体装置的示意图。该计算机900可以包括：至少一个处理器901，至少一个网络接口904，用户接口903，存储器905，至少一个通信总线902。

其中，通信总线902用于实现这些组件之间的连接通信。

其中，用户接口903可以包括显示屏（Display）、摄像头（Camera），可选用户接口903还可以包括标准的有线接口、无线接口。

其中，网络接口904可选的可以包括标准的有线接口、无线接口（如WI-FI接口）。

其中，处理器901可以包括一个或者多个处理核心。处理器901利用各种接口和线路连接整个服务器内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器905内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器905内的数据，执行服务器的各种功能和处理数据。可选的，处理器901可以采用数字信号处理（DigitalSignalProcessing，DSP）、现场可编程门阵列（Field-ProgrammableGateArray，FPGA）、可编程逻辑阵列（ProgrammableLogicArray，PLA）中的至少一种硬件形式来实现。处理器901可集成中央处理器（CentralProcessingUnit，CPU）、图像处理器（GraphicsProcessingUnit，GPU）和调制解调器等中的一种或几种的组合。其中，CPU主要处理操作系统、用户界面和应用程序等；GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调器也可以不集成到处理器901中，单独通过一块芯片进行实现。

其中，存储器905可以包括随机存储器（RandomAccessMemory，RAM），也可以包括只读存储器（Read-OnlyMemory）。可选的，该存储器905包括非瞬时性计算机可读介质（non-transitorycomputer-readablestoragemedium）。存储器905可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器905可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储用于实现操作系统的指令、用于至少一个功能的指令（比如触控功能、声音播放功能、图像播放功能等）、用于实现上述各个方法实施例的指令等；存储数据区可存储上面各个方法实施例中涉及的数据等。存储器905可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器901的存储装置。参照图9，作为一种计算机存储介质的存储器905中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及几何模型的瞬态动力学仿真的应用程序。

在图9所示的计算机900中，用户接口903主要用于为用户提供输入的接口，获取用户输入的数据；而处理器901可以用于调用存储器905中存储的几何模型的瞬态动力学仿真的应用程序，当由一个或多个处理器901执行时，使得计算机900执行如上述实施例中一个或多个所述的方法。需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必需的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几种实施方式中，应该理解到，所披露的装置，可通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些服务接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其他的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可为个人计算机、服务器或者网络设备等）执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述者，仅为本公开的示例性实施例，不能以此限定本公开的范围。即但凡依本公开教导所作的等效变化与修饰，皆仍属本公开涵盖的范围内。本领域技术人员在考虑说明书及实践真理的公开后，将容易想到本公开的其他实施方案。

本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未记载的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的范围和精神由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种几何模型的瞬态动力学仿真方法，其特征在于，包括：

将待仿真几何模型导入有限元软件；

在有限元软件中，按照预设设置规则设置所述待仿真几何模型，其中所述预设设置规则包括：将所述待仿真几何模型的全部子模型设置为柔体、建立所述待仿真几何模型中的动力模型与动力模型连接的子模型的运动副；

在有限元软件中，按照预设瞬态动力学仿真规则对设置后的待仿真几何模型进行仿真得到仿真结果，所述预设瞬态动力学仿真规则包括：加载设置后的待仿真几何模型的重力、加载重力后，在所述运动副中施加载荷、获取施加载荷后的第一仿真结果、取消所述运动副中所施加的载荷、获取停止载荷后的第二仿真结果。

2.根据权利要求1所述的几何模型的瞬态动力学仿真方法，其特征在于，所述将待仿真几何模型导入有限元软件的步骤之前，所述方法还包括：

获取原始仿真几何模型；

去除所述原始仿真几何模型中的低于影响力阈值的子模型；

减少所述原始仿真几何模型中的不低于影响力阈值的子模型的特征；

将去除、减少后的原始仿真几何模型确定为待仿真几何模型。

3.根据权利要求1所述的几何模型的瞬态动力学仿真方法，其特征在于，所述预设设置规则还包括：

固定连接的子模型根据多点约束法改用绑定接触互相连接。

4.根据权利要求1所述的几何模型的瞬态动力学仿真方法，其特征在于，所述预设设置规则还包括：

无实质接触的子模型改用等效刚度处理；

无实质接触的子模型和与无实质接触的子模型连接的子模型改用无摩擦接触互相连接。

5.根据权利要求1所述的几何模型的瞬态动力学仿真方法，其特征在于，所述预设设置规则还包括：

弹簧子模型输入纵向刚度和侧向刚度。

6.根据权利要求5所述的几何模型的瞬态动力学仿真方法，其特征在于，所述弹簧子模型输入纵向刚度和侧向刚度的步骤之前，所述方法还包括：

弹簧子模型的纵向采用弹簧连接，侧向采用轴承连接。

7.根据权利要求1所述的几何模型的瞬态动力学仿真方法，其特征在于，所述在有限元软件中，按照预设瞬态动力学仿真规则对设置后的待仿真几何模型进行仿真得到仿真结果的步骤之前，所述方法还包括：

将所述设置后的待仿真几何模型转成有限元模型；

所述在有限元软件中，按照预设瞬态动力学仿真规则对设置后的待仿真几何模型进行仿真得到仿真结果的步骤，具体包括：

所述在有限元软件中，按照预设瞬态动力学仿真规则对有限元模型进行仿真得到仿真结果。

8.一种几何模型的瞬态动力学仿真系统，其特征在于，包括：

导入模块，用于将待仿真几何模型导入有限元软件；

设置模块，用于在有限元软件中，按照预设设置规则设置所述待仿真几何模型，其中所述预设设置规则包括：将所述待仿真几何模型的全部子模型设置为柔体、建立所述待仿真几何模型中的动力模型与动力模型连接的子模型的运动副；

仿真模块，用于在有限元软件中，按照预设瞬态动力学仿真规则对设置后的待仿真几何模型进行仿真得到仿真结果，所述预设瞬态动力学仿真规则包括：加载设置后的待仿真几何模型的重力、加载重力后，在所述运动副中施加载荷、获取施加载荷后的第一仿真结果、取消所述运动副中所施加的载荷、获取停止载荷后的第二仿真结果。

9.一种几何模型的瞬态动力学仿真系统，其特征在于，包括：一个或多个处理器和存储器；

所述存储器与所述一个或多个处理器耦合，所述存储器用于存储计算机程序代码，所述计算机程序代码包括计算机指令，所述一个或多个处理器调用所述计算机指令以使得所述几何模型的瞬态动力学仿真系统执行如权利要求1-7中任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，包括指令，其特征在于，当所述指令在几何模型的瞬态动力学仿真系统上运行时，使得所述几何模型的瞬态动力学仿真系统执行如权利要求1-7中任一项所述的方法。