5.1.3  柔性机构动态可靠性仿真

通过上述方法建立柔性机构动态可靠性仿真模型,如图5-3所示。在UG、ANSYS、ADAMS等软件平台上集成实现柔性机构模型的构建以及柔性机构运动学和动力学分析,在MATLAB和FORTRAN软件平台上实现柔性机构可靠性分析和设计。

图5-3 柔性机构动态可靠性仿真计算流程

在UG中完成柔性构件的实体模型的建立,模型包含的信息为柔性体的几何信息(形状尺寸等)、物理信息(质量惯量等)。在柔性展开机构中,柔性构件的实体模型为形状相近的柔性梁,其密度、弹性模量、泊松比等物理参数相同。将UG与ANSYS集成的主要目的是在ANSYS中进行构件实体模型的网格划分并输出模态中性文件(ModalNeutralFile,简称MNF)。在模态中性文件中,主要包括的信息是柔性梁的质量、质心、转动惯量、频率和振型等,这些信息是在ADAMS中进行柔性机构运动学和动力学仿真所必需的。将UG生成的构件实体模型分别导入ANSYS,在ANSYS中提供了ADAMS宏命令,可以计算出柔性机构中每个柔性构件所需阶数的固定界面主模态以及界面点的约束模态。再将柔性梁的MNF文件导入ADAMS/Flex模块,对MNF文件进行优化,选择用于仿真的模态,进行模态阻尼率的设置。柔性构件的所有相关信息包含在MNF文件中,将MNF文件导入ADAMS中,通过在UG-ANSYS-ADAMS软件平台上集成完成柔性体模型的建立。

利用ADAMS/Insight模块进行随机变量样本的模拟仿真实验,得到柔性机构运动学和动力学动态响应仿真数据。在MATLAB平台上实现神经网络拓扑结构的设计和构建,将ADAMS和ANSYS的仿真结果作为输入和期望输出样本数据对神经网络进行训练。在MATLAB和FORTRAN平台上开发了ANN-MC、ANN-RSM和FRSM计算程序,进行柔性机构动态可靠性分析与设计。计算流程如图5-4所示。

图5-4 计算流程

a)ANN-MC和ANN-RSM计算流程 b)FRSM计算流程