动力学分析与模拟软件在车辆工程中的应用
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摘要：随着社会的不断发展与科学技术的不断进步，计算机技术在其实用性上得到了充分的体现，对于教学系统动力学来说，计算机技术对其产生了质变的影响，尤其是车辆工程方面巨大的计算量利用计算机技术得以充分的解决。本文就车辆工程中的动力学分析与模拟软件应用进行研究分析并对其进行阐述。
关键词：动力学;模拟;车辆
现如今由于计算机技术的飞速发展，传统的机械系统动力学的复杂性可以利用计算机强大的计算能力对其进行辅助计算以达到更高的效率，比如传统机械动力学有时需要对成百个非线性微分方程组进行求解，利用计算机可以快速准确的解决。所以机械计算机辅助工程（MCAE）也因此运用而出，而动力学分析与模拟正是其中最重要的组成部分。它能够动态的模拟机械系统，能够有效的减少车辆等机械的设计时间，增加工作效率与产品质量。
在车辆工程动力学程序方面，一些例如军用车俩个的专用的机动性模型的动态模分析程序与动力学分析程序的应用研究，在其研发过程中建立的数学模型与编写的计算机程序中投入了大量的人力和财力，虽然在预测车辆性能等方面有一定的贡献，但其成果不能在其他方面充分的利用，在此方面的投入浪费是不可避免的。此外，计算机技术与现代动力学的融合促进了机械动力学相关的大批量的分析软件，但在此类软件的操作方面，虽然极大的减少了工程师的计算与工作量，但仍然要求工程师在具备操作计算机的基本能力的前提下需要自身具备足够的现代动力学基础。这类软件由于自身的通用性当前还满足不了多车辆等各种具有特殊需求的领域，在进行了此方面的软件应用后还要对其进行后继的开发工作，这些都是在车辆工程中广泛应用相关软件的主要障碍。
一、车辆动态系统的数学模型分析
在进行车辆研究时，建立与其相对应的一般性车辆整车多体系统是非常必要的，与其他系统相比，多体系统具备多方面的优势，它的数学模型是建立在还要m个相互约束的n个刚体与可变形体的基础之上的，这类系统模型对于特殊用途的车辆及其军用火炮的设计有着巨大的适用性。
多体系统能够为车辆不平度行驶的随机过程已经火炮瞄准过程起到较大的分析与确定作用，在有效的样本值作为系统母集合输入后，便可利用Gear（多值法）、Runge-Kuta（显示定步长法）、Adams（多步法）、Merson（变步长法）以及线性系统离散差分法等各种数值解法面向系统的状态方程，得出系统对象响应的均值、功率谱密度函数等各种复杂的数据，并有软件对其进行整理输出动画形式的示意图。这类对车辆进行的软件模拟与动力学分析的方法被称为VDAS（振动数据捕捉系统）。
二、车辆工程的计算机行驶模拟
基于上述对车辆进行的软件模拟与动力学分析对车辆进行数据的计算，得出乘车人员所受的速度与位移及加速度等各方面的样本数据。我国依照国际ISO2631所规定的标准，制定了符合我国实际情况的GB4970-85标准，针对车辆的平顺性，利用随机输入的方法进行的实验与评价车辆的指标进行了规范与要求。
在实验中因为要对其进行频谱分析，要求在实验中对时间的采样间隔越小越好，这样才能满足频谱分析的需要。在座椅系统的实验中，和谱分析乘员所要承受的加速度力等各种样本的相关序列数据时，会采用FFT（快速傅立叶变换算法）对其进行计算，而针对样本序列，我们则可以使用多种加窗的处理方式来进行计算。
三、基于车辆工程的火炮射击计算机模拟应用
由于军用车辆自身所具备的特殊性，VDAS系统针对火炮射击所造成的后坐力与稳定，有着完善的计算机程序模块与数字模型，在车辆与火炮的移动、加速度、自身速度及其火炮发射的后坐力所应受的阻力方面，能够在自身的动态系统中对其进行计算得出数值并导入方程进行求解，从而得出相关序列的样本数值。
在之前的研究中，主要以单个的车辆位移或火炮的发射系统的动态特征，而本文提到的研究是针对车体与火炮系统相互之间运动状态互为偶合关系的整个车辆的动态特征。关于车辆上所载火炮的射击精度问题，由于火炮在发射过程中各种位移关系与所受的各力量、加速度等在时间上的序列数据与车体运动数据是相关的，在处了火炮自身的稳定之外，主要在行进过程中载有火炮的车辆自身的稳定也及其重要，所以要对车辆悬挂装置提高要求，分析与计算出车辆与火炮之间最为契合的控制系统。
四、结语
在车辆工程的发展方面，软件模拟与利用计算机进行的动力学分析技术已经得到了广泛的应用，这项技术已经趋于成熟，利用计算机的模拟系统替换用真实的车辆进行实验来进行车辆动态特征的评测，不但能够体现经济与场地上的优势，还在车辆整体设计与部件构造方面有着巨大的应用价值，体现了科学技术是第一生产力的发展战略。本文就动力学分析及其软件模拟技术进行了简要的分析与说明，为今后车辆工程中对计算机与软件程序的利用与结合提供参考。
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