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首页 解决方案 工程作业机械动力学仿真系统

DIVISION工程作业与机械动力学虚拟仿真系统是一套主要用于模拟重型车辆、大型工程机械、机器人等特种装备工程作业过程的虚拟仿真系统解决方案,是集机械动力系统仿真、作业环境仿真、流体力学、控制系统等于一体的多学科动力学虚拟仿真平台。

    应用领域:

  • 通用重型机械
  • 特种工程机械
  • 起重机机械
  • 运输机械等
  • 军用履带
  • 和轮式车辆
  • 汽车动力学仿真
  • 铁路行业
  • 船舶
  • 石油采矿重型装备
  • 机器人
  • 航空航天
  • 结构设备动力学

本方案基于经典的牛顿定律,主要应用在国防和通用工程机械作业领域。可以对车辆系统进行实时地动力学仿真的同时,并精确地考虑了真实的工作环境,例如,车辆、机器人等机械产品的工作环境等。

本方案仿真平台区别于传统的动力学软件,例如:ADAMS,RecurDyn等履带车辆仿真工具,除可以考虑各种真实的作业环境外(例如同时可以考虑陆路和水路)。更为突出特点是:本方案可以实现实时仿真和交互操作,用户在将建立的模型置于真实的环境中进行动力学模拟的同时,可以实时的修改各种动力学参数,而不需要重新启动软件来进行作业操控、驾驶等。就像目前流行的3D游戏一样。

本方案将仿真精度和仿真速度进行了很好的平衡,经过了大量的实际项目的验证,可以用来进行产品设计、分析、操作训练、以及无人驾驶工程车辆的操作和路径规划;本方案可以模拟多刚体系统动力学、碰撞干涉检测、干涉响应以及高仿真度的车辆动力学。利用本方案可以将精确真实的物理过程模拟出来,并产生一个交互式的仿真操作环境,例如履带车辆、机器人、起重机械、登月车辆的远程操控和训练等。

本方案的常用工具箱可以产生多个模拟器来实现运动和环境仿真。除了由传统的多体系统仿真功能外,还带有一个庞大的虚拟环境建模工具箱,可以利用实测的地形数据或设想的战场环境来建立各种作业现场环境,例如:不同的地形、地貌,各种各样的路面环境,例如,硬路面、雪地、沼泽地、沙地以及水潭或者利用本方案自身带有的高级流体分析功能,可模拟特种车辆、工程机械、船舶、机械手等在水域中的运动等。

在虚拟环境工具箱中,可以建立水域模型,是一个唯一可以同时模拟车辆在陆地和水上运动的仿真平台,为两栖车辆的仿真提供了一个完美的解决方案;另外,本方案是一个开放的仿真环境平台,采用标准的C++语言,用户可以在现有的平台基础上开发适合自己的应用环境。

精确的动力学分析

由于本方案的实时仿真性能,可以模拟由多个工程作业装备组成的编队进行实战演练等。利用本方案可以实现:

  • 带运动的机械系统;
  • 考虑系统中的摩擦、惯性、扭矩、转动等;
  • 复杂的丰富的零部件连接运动幅;
  • 连接弹簧单元;
  • 无侵入的刚性碰撞约束;
  • 考虑大型的复杂机械系统,例如履带车辆;
  • 支持开环和闭环的机械系统;
  • 几乎所有的特性可以在仿真的同时,进行实时的修改;
  • 可以得到精确的接触载荷;
  • 稳定的、精确的车辆系统仿真,包括悬挂模型、车轮、驱动系统等;
  • 车辆系统的轨道模拟等。

    碰撞干涉检查

  • 利用精确的碰撞响应快速的进行干涉检查;
  • 包括粗糙的、精确的和符合的几何外形模拟;
  • 支持的地形描述:三角单元、高精度四边形等;
  • 优秀的利用方向边界箱(OBB)的网格干涉检查;
  • 碰撞干涉检查将队对所有的物体均进行法向、侵入距离和表面的分离距离的分析;
  • 预估得到碰撞时间;
  • 对于交互发生的干涉建立有专门的传感器等;
  • 降低产品研发的风险,并加速产品的上市;
  • 开发可以用于产品操作的模拟器。

    产品应用

  • 高真实度的地面车辆战术、战场环境的模拟;
  • 人员的训练:车辆驾驶员、火炮操纵系统人员或者其他操作员的训练;
  • 无人驾驶车辆的导航系统;
  • 真实产品的设计;
  • 战场地形学研究;
  • 虚拟环境建设;
  • 视觉设备开发等;
  • 航天器的在轨飞行和着陆分析;
  • 港口、码头灯起重设备的操作分析;
  • 机器人远程控制和操作;
  • 航空飞行器的模拟;

    应用实例

    目前为止,本方案的用户在全球已经超过120家,主要集中在国防,航天、船舶、通用车辆,机器人等的仿真。

  • 美国
  • 美国目前的主战履带车辆例如:M109,M113,M1A2等均采用了本方案 进行了动力性能、作战环境、驾驶操作、射击等的分析,并研制了相应的履带车辆操纵模拟器;

    美国NASA用来进行月球车的着陆分析,月球车的工作环境模拟和遥控操作等;

  • 德国
  • 德国的主要坦克供应商,采用本方案进行坦克车辆和轮式车辆的设计、仿真等;除上述国家外,还有南非、瑞典、韩国以及中国台湾等主要的坦克生产商均采用本方案进行主战坦克的设计和仿真。

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