一、多体系统动力学设计灵敏度分析的直接微分方法（论文文献综述）
孙加亮,田强,胡海岩[1]（2019）在《多柔体系统动力学建模与优化研究进展》文中研究说明多柔体系统是由柔性部件和运动副组成的力学系统,在航空、航天、车辆、机械与兵器等众多工程领域具有广泛的应用前景,其典型的代表包括柔性机械臂、直升机旋翼、卫星的可展开天线、太阳帆航天器等.近年来,随着工程技术的发展,多柔体系统动力学问题日益突出,尤其是含变长度柔性部件的多柔体系统,不仅涉及其动力学建模与计算,还涉及其动力学优化设计.事实上,部件柔性对多柔体系统的动力学行为影响很大,直接影响到优化结果,因此需要发展基于多柔体系统动力学的优化设计方法.本文首先阐述了多柔体系统动力学优化的研究背景及意义,简要回顾了多柔体系统动力学建模的3类方法:浮动坐标方法、几何精确方法和绝对节点坐标方法,并介绍了含变长度柔性部件的多柔体系统动力学建模方法.系统概述了多柔体系统动力学响应优化、动力学特性优化和动力学灵敏度分析3个方面的研究进展,并从尺寸优化、形状优化和拓扑优化3个方面综述了多柔体系统部件优化的研究进展.本文最后提出了在多柔体系统动力学优化研究中值得关注的若干问题.
李园园[2]（2017）在《考虑多间隙的多体系统动力学分析及可靠性优化设计》文中研究说明在机械系统的设计过程中,部件间的间隙、部件柔性及润滑等因素通常不被考虑。然而,由于材料变形、摩擦磨损和机构运动需要等因素的影响,各运动副间隙的存在是不可避免的,而且进行高速、轻质和高精度机械产品分析时,传统的刚体假设是不准确的。因此,为精确预测机械系统的动力学行为,考虑多个间隙关节、部件柔性和润滑条件等因素在内的多体系统动力学建模是很有必要的。为提高多体系统的机械性能,有必要进行多体系统的优化设计。含间隙多体系统由于尺寸误差、加工安装误差、材料不均等不确定性因素,使机构的实际运动与理想运动之间产生偏差,为预防故障、缩短研制周期,进行含间隙机械系统的可靠性分析将有重要意义。多体系统可靠性设计及优化过程中,可靠性灵敏度计算可以避免随机变量分布参数选择的盲目性,基于显式函数关系式的传统可靠性灵敏度计算方法很难用于多体系统甚至含间隙柔性多体系统中,为此本文提出了基于Kriging代理模型结合双重Monte Carlo法的多体系统可靠性灵敏度计算方法。考虑到多体系统确定性优化得到的最优解靠近约束边界,导致优化结果不可靠,本文进一步将参数不确定性引入含间隙多体系统优化设计中,提出了含间隙多体系统可靠性优化方法。具体研究内容如下:（1）对考虑多间隙关节和部件柔性及润滑条件的多体系统进行了动力学分析。首先对平面运动多体系统动力学建模过程进行了详细的介绍,接着介绍了用于柔性部件建模的绝对节点坐标方程,然后对基于绝对节点坐标法的旋转铰间隙数学模型、移动副间隙模型、接触碰撞力模型和摩擦力模型及润滑模型分别进行了建模介绍,最后分别以考虑多关节间隙和部件柔性的曲柄滑块机构及考虑多间隙关节和润滑条件的四连杆机构为研究对象,分析了间隙关节数量、间隙关节位置、润滑关节和部件柔性等因素对动力学行为的影响。（2）对多体系统中常见的机构磨损及振动问题进行了优化设计。考虑到谐波驱动对间隙碰撞具有缓冲作用,对考虑谐波驱动和不考虑谐波驱动的刚性曲柄滑块机构分别进行了磨损性能优化,分析了轴承参数对两种机构磨损性能的影响,从优化的角度分析了谐波驱动对间隙碰撞的缓冲作用,鉴于磨损优化的计算效率较低,本文引入考虑能量耗散的弹性基础模型（EFM）用于碰撞压强的计算,并采用响应面代理模型构建了设计变量与磨损性能之间的函数关系式。另外,以直升机主减系统的振动问题为例对其进行了减振优化设计,首先基于动力反共振隔振原理进行了动力反共振隔振器的动力学建模,然后基于Patran/Nastran有限元分析软件对隔振器的动力学特性进行了分析,最后基于代理模型对隔振效率进行了评估。（3）对考虑不同数量间隙关节的多体系统进行了随机性分析及运动功能可靠性预测。首先介绍了随机性分析的基本理论,考虑到神经网络代理模型的拟合精度较高,将BP神经网络法用于含间隙多体系统的随机性分析。随后对运动功能可靠性的基本理论进行了介绍,针对多体系统的功能函数为隐式函数这一问题,采用响应面法及基于向量投影取样点的响应面法进行了含间隙多体系统运动功能可靠性预测。（4）针对不具有显示极限状态方程且许用值同样存在不确定性的多体系统提出了Kriging代理模型结合双重Monte Carlo法的可靠性灵敏度计算方法。首先对可靠性灵敏度分析的Monte Carlo法进行了介绍,在此基础上提出了考虑许用值不确定性的双重Monte Carlo法,接着对Kriging构建代理模型的过程进行了介绍,最后给出了Kriging代理模型结合双重Monte Carlo法进行可靠性灵敏度分析的具体步骤。（5）对多体系统包括含间隙多体系统进行了可靠性优化设计。首先对可靠性优化的数学模型进行了介绍,随后给出了基于Kriging代理模型进行多体系统可靠性优化的具体步骤。在可靠性灵敏度分析的基础上对旋转柔性梁系统和双连杆柔性机械臂系统分别进行了可靠性优化设计,最后对考虑两个间隙关节的曲柄滑块机构进行了可靠性优化。验证了与确定性优化方法相比可靠性优化方法有更高的稳健性,能够降低系统性能对参数变化的敏感性。
杨丽[3]（2015）在《自动火炮供弹机可靠性及关键性能评估策略研究》文中指出随着军事需求的增长和技术的不断进步,现代国防工业部门对新型号武器系统的研制过程、研制方法和效能评估手段等都提出了更高的要求,缩短新产品研制开发周期、降低开发费用、提高效费比已成为军工企业立足于市场竞争的先决条件。随着武器装备评定相关理论研究的不断深入,为适应武器装备发展的新要求,我国正在大力开展评估技术的研究,以期以最优的策略、最小的代价实现最为准确的评价。自动机可靠性研究技术大多停留在试验验证阶段,只能根据传统的经验、类似产品试验数据或设计准则开展自动机设计工作,缺少可靠性分析手段,造成产品可靠性水平较低。具备双路供弹系统的火炮、步兵战车可根据不同作战目标快速实现不同弹种的交换,可避免勤务操作混乱,实现点面杀伤,提高作战效能。由于其供弹机构结构复杂,成为最容易出现故障的机构,特别是供弹机构工作时,容易出现射频低、卡滞（或卡弹）、磨损不均或过快、停射或自动机零件开裂破断等故障,造成可靠性问题尤为突出。武器系统的可靠性试验过程投入大、周期长,延长了研制和定型周期,造成试验样本数往往比较少,在可靠性评估方面很难或基本不能反映产品的实际性能,对于产品本身和下一代相关产品的技术改进难以提供可靠的依据,更不可能产生明显的经济效益。因此,对于供弹机的可靠性相关问题的研究,需要从技术和手段上进行突破,从设计阶段入手分析和优化提高供弹机的可靠性。为解决火炮自动供弹机可靠性不高的问题,本文以某型大口径自动火炮为研究对象,设计适用于该自动火炮的关键机构——双路供弹系统,研究其动作特性,进行供弹机构可靠性分析,提出了评价自动火炮关键性能的有效方法,为双路供弹技术的研究提供参考和技术支持。论文具体研究内容如下：（1）结合课题的背景,考虑双路供弹系统自身的特性,分析其工作原理,确定各部分结构,考虑各个机构之间的配合关系以及双路供弹系统与武器本身的关系,应用UG三维建模软件建立了虚拟样机模型,通过ADAMS进行供弹机构的动力学仿真分析；通过物理样机试验数据与仿真计算数据对比,各项数据误差均处于允许范围内,验证了虚拟样机模型的正确性；对数据对比结果误差较大的因素作进一步分析,考虑供弹系统某些大尺寸零部件易发生弹性变形和机构之间的耦合作用的特性,建立了刚柔耦合动力学模型进行分析,计算结果更符合实际工况,为供弹机可靠性分析提供依据。（2）建立了双路供弹机构多体系统运动微分方程,进行一阶和二阶结构灵敏度分析,找到对供弹机传动机构中的输出轴转动角度影响较大的参数,结合结构灵敏度的分析结果,利用响应面法建立极限状态函数,结合蒙特卡洛法分析系统响应对随机输入变量的敏感性。（3）通过对供弹机的压弹盖板材料属性和供弹动作性能属性的分析,提出并建立了一种不影响决策方案排序的多属性决策灵敏度分析模型与方法。分析了当相关属性权重改变时,对相应的属性权重向量进行平均修正,并求出了权重改变量,进而得到属性权重的灵敏度临界值和稳定区间的大小,通过比较,得到对决策方案排序的属性灵敏度,为多属性决策优化设计提供思路。（4）建立了供弹机动作分析的可靠性模型,提出了引入继承因子的混合Bayes方法,通过对比其他经典方法的可靠度置信下限和置信区间,验证了混合Bayes方法得到的区间估计结果更加精确稳定,可以有效的减少人为的主观因素对计算结果的影响,提高了评估结果的准确性。（5）通过对混合Bayes方法进行可靠性验证,得到了单元试验和历史数据数量与试验次数的对应关系。得到了适当减少单元试验数量或者增加历史数据组数,可以降低进行单元试验的成本和系统试验的成本,提高产品的研发效率；对于高可靠度单元进行Bayes方法的可靠性验证时,不需较多的单元试验次数,就可以在系统试验次数较小的情况下验收产品,从而降低了试验成本,提供了武器装备的试验与评定一种新的策略。（6）基于AHP层次分析法的分析结果,利用灰色决策关联度的思想,在对灰色方案决策分析的基础上,引入了区间数的概念,对灰色模糊多属性方案决策的方法进行了拓展和完善,提出了在非确定数据条件下通过灰色关联贴近度进行多属性决策的方案,并将其运用到不同类型的自动火炮系统机动性能评估决策的过程中,对机动性较为理想的火炮系统的防护性能进行进一步评估,评价结果正确、可靠,为自动火炮的关键性能的综合多属性决策评估提供了有参考价值的评价模型和评价方法。
郭彬[4]（2012）在《大口径舰炮链式供弹平台动力学特性研究》文中研究指明大口径舰炮在海陆军联合作战体系中有着重要的地位。为了保证大口径舰炮的持续战斗能力，在大口径舰炮的研制过程中必须考虑其供弹稳定性。针对该问题，本论文通过大口径舰炮链式供弹平台的动力学建模、仿真及优化研究分析供弹平台的动力学特性、找出引起炮弹晃动的主要因素，在此基础上进一步优化相关的系统参数以提高其供弹稳定性。本文主要工作内容包括以下几个方面：针对大口径舰炮链式供弹平台的结构，以供弹平台滚子链柔性铰多刚体模型、基于绝对节点坐标方法的扶弹板簧柔性模型以及基于Hertz接触理论的滚子-链轮/扶弹板簧-炮弹的点接触碰撞模型建立了大口径舰炮链式供弹平台含接触碰撞的刚柔混合动力学模型，并进一步研究了模型中柔性铰刚度系数确定和扶弹板簧预变形处理的方法。基于大口径舰炮链式供弹平台含接触碰撞的刚柔混合动力学模型，提出了供弹平台的滚子-链轮/扶弹板簧-炮弹的接触碰撞算法和扶弹板簧柔/刚转换方法。在接触碰撞算法中研究了考虑链轮完整齿廓的滚子与链轮接触碰撞快速搜索策略。在扶弹板簧柔/刚转换方法中研究了确定扶弹板簧柔/刚转换时间的方法。针对含接触碰撞的刚柔混合模型的大口径舰炮链式供弹平台动力学仿真，开发了ADAMS用户子程序。在此基础上，分别分析了供弹平台的频域和时域振动特性，获得了抱弹筒质量和扶弹板簧厚度对供弹平台固有振动频率和频率响应的影响以及供弹过程中供弹平台固有振动频率和频率响应的变化情况，得到了抱弹筒质量和扶弹板簧厚度对供弹平台滚子-链轮啮合冲击和供弹过程中各发炮弹晃动的影响。为了提高大口径舰炮链式供弹平台的供弹稳定性，对供弹平台的动力学优化进行了研究。以增加炮弹通过扬弹筒筒口瞬时弹底缘至扬弹筒内壁的最小间隙为优化目标，建立了大口径舰炮链式供弹平台的动力学优化模型。针对现有优化方法在对大口径舰炮链式供弹平台这类复杂的多体系统进行动力学优化所存在的不足，提出了用于供弹平台动力学优化的一种基于双种群遗传算法与粒子群算法的混合优化算法。通过自编程序将混合优化算法引入iSIGHT，在此基础上通过ADAMS/iSIGHT联合仿真实现了供弹平台的动力学优化。
何邕[5]（2012）在《面向设计的铁道车辆动力学建模与灵敏度分析》文中提出产品的设计过程是一个设计-分析-优化-设计的动态闭环过程,现有的CAD和CAE由于追求的目标不同,产品的设计与分析相对独立。同时,产品在不同的工程应用领域中,其分析模型也是各不相同,即使在相同的领域,由于分析的粒度和复杂度不同,对分析模型的要求也不同,这使得设计模型不能较好地适应后续分析模型的需求。同时,对分析模型仿真求解,获得结果,如何将分析结果存在的问题反馈到设计模型的这一过程中,缺乏统一的模型描述语言去显示、表达这个过程,影响了设计进程朝着设计目标推进。本论文结合工程分析集成、基于特征的集成和基于产品描述标准的集成,提出了一个完整的产品设计分析集成框架和集成策略。对框架中,面向设计的复杂产品动力学分析子系统层进行了详细研究,其主要研究工作和研究成果如下：（1）对现有设计分析集成进行研究,提出了一个完整的产品设计分析模型HPDA （Holistic Product Design and Analysis model）。该模型由四个视图组成,即系统层、子系统层、部件层和组件层,分别描述了不同设计阶段的设计过程和设计信息,符合自顶向下的设计过程,支持模块定义和重用。重点对子系统层进行了研究,引用了Peak的研究成果MRA表达框架,并在此基础上提出添加面向设计的动力学求解模型、灵敏度分析模型和优化模型,扩展MRA表达框架,使其成为满足复杂多体系统产品设计-分析-再设计的广义集成框架GMRA （Generalized MRA）。（2）定义了GMRA基于STEP标准的描述方法,采用面向对象的EXPRESS和EXPRESS-G语言,对复杂多体系统进行建模分析。提出了基于特征的语义集成表示方法,以复杂铁道车辆为研究对象,通过将其进行基于多体系统特征和轮轨接触特征的分解,获得车辆模型的基元分析特征,从而为铁道车辆设计模型到分析模型,分析模型到求解方法,再到设计模型循环设计的一体化描述奠定了基础。（3）将多体系统理论与轮轨接触理论相结合,把铁道车辆分解为由车体、转向架、轮对、悬挂力元、铰约束、轨道等组成的多体系统。对多体系统理论进行研究,在已有的研究成果上,采用基于欧拉四元数的笛卡尔坐标法描述多体系统动力学模型,并对典型铰约束进行了建模,采用第一类拉格朗日方程建立铁道车辆的动力学方程,采用违约稳定增广法对所建立的动力学方程进行数值求解。为了真实地反映轮轨接触状态,采用Hertz非线性弹性接触理论计算轮轨法向力,采用迹线法求解轮轨空间接触几何参数。对轮轨蠕滑力的求解,先采用Kalker线性理论进行初步计算,然后采用沈氏定理进行修正。车辆的激励主要由轨道的不平顺性产生,介绍了常见轨道功率谱密度表示的轨道不平顺。为了分析、评价铁道车辆的动力学品质,对车辆动力学性能指标进行了分析。（4）基于多体系统理论与轮轨接触理论,采用面向对象方法,开发了铁道车辆动力学计算包GVDS,并用ADAMS、NUCARS、SIMPACK等商业软件初步验证了GVDS的准确性和可靠性,实现了GMRA构架中求解方法（SMM）模型的数值计算工作。（5）基于第一类拉格朗日方程建模方法,建立了多体系统灵敏度分析模型,推导了一阶灵敏度分析的直接微分公式和伴随变量公式,并对多体系统约束、质量、广义力进行基元特征灵敏度建模,通过求解这些基元灵敏度特征模型,并映射到直接微分法和伴随变量法中,实现了GMRA构架中一般多体系统灵敏度分析模型的数值计算工作。（6）将轮轨力用典型的弹簧阻尼力进行描述。通过对弹簧-阻尼力进行基于基元灵敏度分析特征建模,获得轮轨力的灵敏度分析模型,实现了GMRA构架中灵敏度分析（SAM）模型的数值计算工作,为实现铁道车辆的动力学性能优化奠定基础。通过开展上述研究得出,任何复杂机械产品本质上都可以看作是多体系统。通过分析建立了动力学领域描述分析对象拓扑构型的基元特征模型,建立了基于多体理论的灵敏度分析基元特征模型,建立了铁道车辆独有的轮轨基元特征、轮轨接触特征模型。这些基元特征,是构建复杂机械产品的最小要素。同时,这些基元特征也是设计模型向分析模型映射的主要要素。因此,理论上可以通过组合这些基元分析特征实现对任意复杂机械产品面向动力学设计的描述。
皮霆[6]（2011）在《柔性多体系统动力学及其设计灵敏度分析》文中指出本文研究了基于等几何分析和绝对节点坐标的柔性多体系统动力学及其设计灵敏度分析。等几何分析是一种新型的有限元分析方法。不同于传统有限元分析,这种方法将几何建模与有限元分析统一于同一种几何描述框架下,能够直接在NURBS几何体上进行有限元网格划分,得到精确的有限元分析模型,有着传统有限元方法难以比拟的优势。为了将这种方法扩展至柔性多体系统动力学研究领域,本文提出了一种基于Green-Lagrange应变张量方法,使等几何分析方法适用于解决柔性系统大转动、大变形相耦合的问题。在此基础上,提出了一套基于连续介质力学的柔性多体系统等几何分析方法,研究了方程组中各部分的具体形式及计算方法,并通过数值算例验证了所提出方法的可行性。这套方法对于扩展柔性多体系统动力学分析的建模方式,改善前、后处理过程的效率以及提高动力学分析计算的精度有着重要的意义。绝对节点坐标也是一种新型的有限元分析方法,这种方法的最大特点就是采用全局斜率作为节点变量。本文运用这种方法研究了柔性多体系统动力学,尤其是研究了大范围运动与变形相耦合的问题,通过算例验证了这种方法的可行性。并与等几何分析进行了比较,分析了两种方法在进行有限元分析时的异同,这对于在不同情况下选择适当的几何描述方法有着重要的意义。在动力学分析的基础上,研究了与系统优化相关的柔性多体系统设计灵敏度分析。系统研究了有限差分法,直接微分法和伴随变量法等设计灵敏度分析方法,并分析了其各自优缺点。重点研究了柔性多体系统的设计灵敏度分析,提出了一种基于绝对节点坐标和连续介质力学的柔性系统灵敏度方程的组装方法。避免了使用符号微分方法推导系统灵敏度方程的繁琐过程,大幅提升了构建及求解系统灵敏度方程的效率。通过数值算例,对比了有限差分法以及运用所提出方法修改后的直接微分与伴随变量法。结果表明,直接微分法在系统方程构成、数值计算效率和精度等方面均优于其他两种方法,大大增强了直接微分法在基于绝对节点坐标的柔性多体系统灵敏度分析及优化过程中的应用价值。此外,本文也对多体系统动力学方程组形式及其数值积分方法进行了研究。对常见的六种隐式积分方法从全局收敛性、能量耗散、违约稳定以及计算效率等方面进行了综合对比分析。研究结果对于在不同情况下选择适当的数值积分方法十分有益。
黄振庭[7]（2011）在《客机舱门机构参数优化设计》文中认为客机舱门机构设计中，一个重要的目标是使舱门能按规定的轨迹运行，即使排除因设计人员本身经验不足所带来的偏差，仅仅考虑加工误差以及装配间隙存在的影响，机构的运行往往也会偏离规定的轨迹，由此可能带来诸如舱门开启/关闭困难、密封不严等一系列问题，严重时甚至会危及飞行安全。为了研究上述因素对舱门机构运动轨迹的影响，并将轨迹的偏离控制在一定范围内，有必要对机构的关键参数/公差进行灵敏度分析和对机构进行优化设计。此外，对于诸如飞机舱门机构这类复杂系统的设计，目前国内多还停留在简单的仿制、试验以及针对给定设计进行计算校核的阶段，尚缺乏系统且有效的工具和手段实现舱门机构从参数化建模、运动学/动力学分析、参数灵敏度分析乃至参数及公差优化的完整设计过程。本文以ARJ21-700登机门机构为对象，针对上述问题开展研究，具体成果包括：1、建立了一般完整多刚体系统的运动学优化模型，分别采用直接微分法和有限差分法推导了优化模型目标函数的灵敏度表达，通过波音747舱门悬挂机构的灵敏度求解对比，验证了有限差分法灵敏度求解的可行性与精度，并将该方法用于ARJ21舱门机构关键参数的全运动过程灵敏度分析，分析结果可用于指导机构运动补偿设计。2、建立了基于响应表面法的机构尺寸优化模型，利用THUSolver多体动力学求解器对ARJ21舱门机构进行运动响应采样，以此为基础构造了目标函数（这里为舱门轨迹偏差）关于设计变量也即构件尺寸参数的近似显式响应表面模型，并用序列二次规划方法对该显式模型进行优化求解，有效实现了对ARJ21舱门机构运动轨迹的高精度修正。3、提出了一个双重优化模型，用于机构尺寸公差优化。其中内层优化模型实现在给定尺寸公差配置下运动轨迹极限偏差的计算，外层优化则以尺寸公差为设计变量，实现运动轨迹极限偏差的最小化设计。将该模型用于ARJ21舱门机构尺寸公差优化并采用响应面法进行了求解，数值结果验证了该模型及方法的有效性。进一步把该方法推广至考虑间隙的多体动力学模型的装配公差优化问题，并分别针对波音747和ARJ21舱门机构进行了数值实现。4、开发了多体系统优化软件THUOptim，该软件以任革学教授领导的清华大学动振实验室开发的多体系统求解器THUSolver为基础，实现了舱门机构模型参数化、舱门运动灵敏度分析、尺寸优化及公差优化，为ARJ21舱门机构乃至更一般的复杂机构的设计改进提供了一个有力的工具和平台。
高彦锟[8]（2009）在《光电子器件耦合平台仿真与优化软件研究》文中研究表明以研制光电子器件多自由度耦合对准系统所需仿真与优化软件包实际需要出发，以多体系统动力学为理论依据，研究开发了具有自主知识产权的光电子器件耦合平台仿真与优化软件系统（简称OSSO）。并在此基础上进一步利用区间分析方法研究多体系统优化设计方法，使其成为机械系统综合的有力工具。包括：（1）利用面向对象程序设计方法研制了光电子器件耦合平台仿真与优化软件系统。整个软件使用标准C++语言编写。其主要特点是：从系统控制的角度，利用观测器和控制器设计约束模块和控制器（包括相互作用力）模块，使得系统很容易扩充到机电与控制系统；统一处理刚性体和柔性体；设计框架程序，通过继承实现扩充，接口与实现分离；采用虚函数实现基本的计算步骤，确保扩充新组件时不更改软件的其他部分。（2）介绍了OSSO的体系结构及功能。OSSO使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格郎日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。软件的仿真结果可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷等，并对机械系统参数进行优化。（3）研究了以区间分析为基础的多体系统运动学和动力学模型，研制出了相应的计算机软件。包括：将模板元编程技术用于现有的基于表达式模板的多体系统软件包中，大幅度提高了计算效率；利用区间牛顿迭代方法编制高效的区间线性方程组求解器；利用区间数取代部分模板参数，建立约束库的区间分析模型。根据容许输出不确定参数的变化范围，对参数进行优化组合，使多体系统动力学方法从纯分析工具发展为一种有效的机械系统参数设计工具，为机械设计提供一种按照性能需求优化设计参数的方法，并利用上述软件包，根据性能指标研究了多体机械系统的优化设计问题，实现了一种根据给定定位精度和工作空间需求优化6自由度并联机构设计参数的方法。（4）光电子器件耦合对准过程中，耦合平台要求具有多自由度、大行程、高分辨率等特点。步进电机驱动的丝杠、导轨传动机构可以满足大行程的求，但是由于蠕动爬行、反向间隙等因素限制了分辨率的提高。柔性铰链是一种结构紧凑、体积小、无机械摩擦、无间隙的运动导向机构，通过铰链的微量弹性变形提供所需运动，具有高精度和高平稳性的特点。将大行程的丝杠导轨平台和高分辨率的柔性铰链微动工作台相结合研制了一种光电器件耦合平台，解决了大行程与高分辨率的矛盾，实现光纤对接粗、精两级定位。理论和实验研究表明，该耦合平台的实际输出位移线性范围约为90μm，可控分辨率优于0．01μm，定位精度优于0．05μm。
丁洁玉,潘振宽,陈立群[9]（2009）在《多体系统动力学优化设计的增广Lagrange乘子法》文中认为针对多体系统的非线性受约束动态优化设计通用模型,基于连续可微目标函数和一阶、二阶灵敏度分析给出多体系统动力学优化设计的增广Lagrange乘子法。其中基于多体系统动力学方程的一阶设计灵敏度采用伴随变量方法进行计算,二阶设计灵敏度使用混合方法进行计算,在设计变量较多时具有较高的计算效率。最后对曲柄-滑块系统数值算例使用增广Lagrange乘子方法进行约束优化,通过对使用不同方法进行一阶灵敏度分析和二阶灵敏度分析所得的最优值、迭代次数及运行时间的比较,得出一阶灵敏度分析中使用变尺度方法效率较高,而使用二阶灵敏度分析可以进一步提高优化效率。
姜伟[10]（2008）在《基于约束拓扑变换的大规模复杂多刚体系统振动分析》文中认为随着现代机械系统动态性能要求的日益提高,机械系统的结构复杂程度急剧增加,动力学分析和优化逐渐成为结构设计中至关重要的一环。为满足一定的精度要求,通常采用大规模复杂多刚体动力学模型来描述这些复杂机械系统。传统动力学分析方法解决这一类大规模复杂多刚体动力学模型的计算问题时面临精度和效率两方面的严峻挑战,这是现阶段机械系统结构设计中迫切需要解决的关键难题之一。特别地,振动计算作为此类系统动力学分析的核心和基础,其计算效率成为设计、优化和控制的瓶颈之一。本论文结合国家重大科研项目和重大工程的实际需求,从空间多刚体系统约束拓扑关系的角度入手,研究这一类系统振动方程的建立和求解问题,旨在针对大规模复杂多刚体系统建立一种精确和高效的振动求解新方法。采用矩阵和向量描述多刚体系统中的物理参数,包括刚体的质量和惯性张量、刚体间弹簧—阻尼连接的系数、约束的数学表达,以及刚体的空间振动状态,由此以简化符号表示,并有助于形成关于系统的更深刻认识。基于导出的刚体空间振动位移传递和坐标系间变换的统一公式,提出了采用矩阵变换分三步建立一般多刚体系统振动微分方程的新方法。首先,不考虑任何约束,采用拉格朗日方法建立以绝对坐标描述的二阶线性常微分方程组;然后,忽略闭环约束链中的切断铰,构造开环约束矩阵,对无约束系统矩阵做线性变换得到开环约束系统二阶线性常微分方程组;最后,构造切断铰约束矩阵,对开环约束系统矩阵做线性变换得到闭环约束系统二阶线性常微分方程组。由于此方法无须矩阵求导和方程线性化,与传统方法相比可显着提高计算效率。采用复模态分析求取特征值和特征向量,进而得到系统的模态参数。基于振动位移变换关系导出了任意两点之间不同坐标系下的一般传递函数公式,该公式包含了物理坐标与独立广义坐标之间的显式变换关系,因此较传统基于独立广义坐标的传递函数计算公式更为实用。在传统模态频率关于矩阵元素的灵敏度的基础上,导出了模态频率关于设计参数的灵敏度计算公式,使参数灵敏度分析和优化得以简捷、高效地实现。提出了一种递归算法求解多刚体系统在装配位置的无变形平衡问题,解决了多刚体系统动力学仿真中的初始状态模拟难题。基于上述算法开发了多体动力学软件Simulith,提供了振动模态分析、传递函数分析、频域响应分析、灵敏度分析、动力学优化以及控制等功能。针对不同约束拓扑的多刚体系统进行数值实验,验证了本算法的正确性和效率。中国软件评测中心性能测试结果表明,该求解器较传统方法（如ADAMS）可以显着提高计算速度。而且,模型中刚体个数、刚体间作用力元个数或约束个数越多,该求解器的计算效率提高越明显。本文提出的方法已成功应用于100nm光刻机动力学分析与优化,有效缩短了光刻机设计周期,降低了研发成本,实验结果进一步验证了本文所述方法的正确性和有效性。本文提出的方法还可用于各种类型的结构和机构系统振动分析,以及参数灵敏度分析与优化。本文研究工作是2007年度教育部自然科学奖一等奖“精密运动机构中若干关键动力学与控制问题研究”的主要成果之一。
二、多体系统动力学设计灵敏度分析的直接微分方法（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、多体系统动力学设计灵敏度分析的直接微分方法（论文提纲范文）
（1）多柔体系统动力学建模与优化研究进展（论文提纲范文）
| 引言 |
| 1 多柔体系统动力学建模研究 |
| 1.1 浮动坐标方法 |
| 1.2 几何精确方法 |
| 1.3 绝对节点坐标方法 |
| 2 多柔体系统动力学优化研究 |
| 2.1 动力学响应优化 |
| 2.2 动力学特性优化 |
| 2.3 动力学灵敏度分析 |
| 3 多柔体系统部件优化研究概况 |
| 3.1 尺寸优化 |
| 3.2 形状优化 |
| 3.3 拓扑优化 |
| 4 若干值得关注的问题 |
| 5 结语 |
（2）考虑多间隙的多体系统动力学分析及可靠性优化设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 多体系统动力学发展概况 |
| 1.2.2 含间隙柔性多体系统动力学发展概况 |
| 1.2.3 含间隙柔性多体系统优化设计研究现状 |
| 1.2.4 含间隙多体系统概率可靠性研究现状 |
| 1.2.5 多体系统可靠性灵敏度分析研究现状 |
| 1.2.6 多体系统可靠性优化设计研究现状 |
| 1.3 本文的主要研究工作 |
| 1.4 本文组织结构 |
| 第二章 含多间隙柔性多体系统动力学分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 平面运动多体系统动力学建模 |
| 2.2.1 平面运动多体系统位形的描述 |
| 2.2.2 平面运动多体系统约束方程 |
| 2.2.3 常见平面铰的运动学约束方程 |
| 2.2.4 平面运动多体系统动力学方程 |
| 2.3 基于绝对节点坐标方法（ANCF）的有限元 |
| 2.4 间隙关节数学模型 |
| 2.4.1 旋转铰间隙数学模型 |
| 2.4.2 移动铰间隙数学模型 |
| 2.5 接触碰撞力模型 |
| 2.6 摩擦力模型 |
| 2.7 润滑模型 |
| 2.8 算例分析 |
| 2.8.1 考虑多间隙关节和部件柔性的曲柄滑块机构 |
| 2.8.2 考虑多间隙关节和润滑的四连杆机构 |
| 2.9 本章小结 |
| 第三章 采用响应面法的多体系统优化设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 平面曲柄滑块机构磨损优化设计 |
| 3.2.1 弹性基础模型(EFM) |
| 3.2.2 动态磨损预测模型 |
| 3.2.3 谐波齿轮传动系统模型 |
| 3.3 直升机旋翼/机身动力反共振隔振器的优化设计 |
| 3.3.1 动力反共振隔振原理 |
| 3.3.2 动力反共振隔振器的动力学建模 |
| 3.4 响应面代理模型 |
| 3.5 算例分析 |
| 3.5.1 含两个间隙关节的曲柄滑块机构磨损优化 |
| 3.5.2 直升机旋翼/机身动力反共振隔振器优化 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 采用响应面法的含间隙多体系统随机性分析及可靠性预测 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 多体系统的随机性分析 |
| 4.2.1 多体系统中的随机参数 |
| 4.2.2 随机参数的处理 |
| 4.2.3 计及随机因素的多体系统动力学模型 |
| 4.2.4 BP神经网络 |
| 4.3 多体系统的运动功能可靠性预测 |
| 4.3.1 功能可靠性基本理论 |
| 4.3.2 设计验算点法 |
| 4.3.3 利用响应面法进行多体系统可靠性预测 |
| 4.3.4 利用向量投影取样点的响应面法进行多体系统可靠性预测 |
| 4.4 仿真算例 |
| 4.4.1 四连杆机构的随机性分析 |
| 4.4.2 含间隙四连杆机构的可靠性预测 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于Kriging模型的多体系统可靠性灵敏度分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 可靠性灵敏度分析 |
| 5.2.1 可靠性灵敏度分析的Monte Carlo法 |
| 5.2.2 可靠性灵敏度分析的双重Monte Carlo法 |
| 5.3 基于Kriging代理模型构建功能函数 |
| 5.4 基于Kriging模型和双重Monte Carlo法的可靠性灵敏度分析过程 |
| 5.5 数值算例 |
| 5.5.1 旋转柔性梁 |
| 5.5.2 双连杆柔性关节机械臂 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 基于Kriging代理模型的多体系统可靠性优化 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 可靠性优化数学模型 |
| 6.3 基于Kriging代理模型的多体系统可靠性优化 |
| 6.4 数值算例 |
| 6.4.1 旋转柔性梁系统的可靠性优化 |
| 6.4.2 双连杆柔性关节机械臂的可靠性优化 |
| 6.4.3 间隙曲柄滑块机构的可靠性优化 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 研究工作与总结 |
| 7.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
| 博士期间完成的科研项目与取得的成果 |
（3）自动火炮供弹机可靠性及关键性能评估策略研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及课题来源 |
| 1.2 相关设计理论和国内外研究现状 |
| 1.2.1 双路供弹技术的发展 |
| 1.2.2 虚拟样机技术在武器装备的研究现状 |
| 1.2.3 多体系统及刚柔耦合系统动力学的研究现状 |
| 1.2.4 武器系统可靠性的研究现状 |
| 1.2.5 武器装备评定技术的研究现状 |
| 1.3 论文的主要研究内容 |
| 第2章 供弹机虚拟样机设计及动力学分析 |
| 2.1 供弹机虚拟样机工作特性及工作原理 |
| 2.1.1 供弹机工作特性 |
| 2.1.2 供弹机基本组成和工作原理 |
| 2.2 供弹机虚拟样机结构设计 |
| 2.2.1 供弹机主要机构的结构设计 |
| 2.2.2 供弹机虚拟样机整体结构的装配 |
| 2.2.3 供弹机虚拟样机各部件接触问题的处理 |
| 2.2.4 供弹机虚拟样机最终调试模型的建立 |
| 2.3 供弹机虚拟样机动力学分析 |
| 2.3.1 多刚体运动学方程 |
| 2.3.2 多刚体运动学分析 |
| 2.4 仿真与试验对比 |
| 2.4.1 试验目的和原理 |
| 2.4.2 试验环境和测试装置 |
| 2.4.3 试验步骤 |
| 2.4.4 试验测试结果及分析 |
| 2.5 考虑刚柔耦合结构的虚拟样机动力学特性分析 |
| 2.5.1 拨弹机构模态分析结果 |
| 2.5.2 拨弹机构动力学特性分析 |
| 2.5.3 多刚体模型与刚柔耦合模型的仿真模型对比结果分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 供弹机结构及可靠性灵敏度分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 多体系统运动学灵敏度分析理论 |
| 3.3 多体系统运动学灵敏度 |
| 3.3.1 基于代数方程模型的一阶灵敏度微分方程 |
| 3.3.2 多体系统运动学二阶灵敏度分析微分方程 |
| 3.4 供弹机构的结构灵敏度分析 |
| 3.4.1 供弹机左路灵敏度分析 |
| 3.4.2 供弹机右路灵敏度分析 |
| 3.5 供弹机结构可靠性灵敏度分析 |
| 3.5.1 基于响应面法的可靠性随机变量的选择 |
| 3.5.2 供弹机传动机构动作可靠性灵敏度计算 |
| 3.5.3 K-S检验 |
| 3.5.4 可靠性灵敏度计算 |
| 3.6 基于Monte Carlo和PDS法的极限状态函数敏感性分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 基于多属性决策灵敏度分析的供弹机优化设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 多属性决策灵敏度分析理论 |
| 4.2.1 原始决策矩阵 |
| 4.2.2 规范化决策矩阵 |
| 4.2.3 方案综合评价值 |
| 4.2.4 灵敏度分析 |
| 4.3 属性值灵敏度分析 |
| 4.3.1 单一属性值灵敏度分析 |
| 4.3.2 相关属性值灵敏度分析 |
| 4.4 改进属性权重灵敏度分析 |
| 4.4.1 单一属性权重灵敏度分析 |
| 4.4.2 相关属性权重灵敏度分析 |
| 4.5 供弹机压弹构件材料属性优化设计 |
| 4.5.1 供弹机压弹构件材料属性值灵敏度分析 |
| 4.5.2 供弹机压弹构件材料属性权重灵敏度分析 |
| 4.6 供弹机动作属性优化设计 |
| 4.6.1 供弹机动作性能属性值灵敏度分析 |
| 4.6.2 供弹机动作性能属性权重灵敏度分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 小子样条件下自动供弹机动作可靠性分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 供弹动作特性分析和可靠性模型的建立 |
| 5.2.1 供弹动作特性分析 |
| 5.2.2 供弹系统动作可靠性模型建立 |
| 5.3 Bayes验前信息处理的相关技术 |
| 5.3.1 验前信息的处理 |
| 5.3.2 继承因子的确定 |
| 5.4 供弹系统可靠性评估方法的探讨 |
| 5.4.1 智能评估方法的相关问题讨论 |
| 5.4.2 假设检验确定影响因子Beta的Bayes混合评估方法 |
| 5.4.3 MML方法的可靠性评估 |
| 5.4.4 LM方法的可靠性评估 |
| 5.5 供弹机系统动作可靠性分析实例 |
| 5.5.1 动作可靠性的点估计和置信下限 |
| 5.5.2 不同置信水平下的置信下限比较 |
| 5.5.3 基于混合Bayes方法的可靠性验证 |
| 5.5.4 误差分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 面向武器评价的综合多属性决策分析方法研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 AHP层次分析法分析步骤 |
| 6.2.1 递阶层次结构的建立 |
| 6.2.2 构造两两比较的判断矩阵 |
| 6.2.3 权重向量和一致性指标 |
| 6.2.4 AHP的总排序 |
| 6.3 考虑区间数的多属性决策理论 |
| 6.3.1 区间数基本概念 |
| 6.3.2 区间数运算法则 |
| 6.3.3 关于区间数的比较和排序 |
| 6.3.4 一般区间数多属性决策问题描述 |
| 6.4 模糊灰色关联度决策方法 |
| 6.4.1 灰色理论的发展 |
| 6.4.2 灰色关联度的计算 |
| 6.4.3 灰色关联度法的基本步骤 |
| 6.5 自动火炮关键性能的AHP分析模型的建立 |
| 6.6 自动火炮系统最优理想效果向量及效果测度分析 |
| 6.6.1 最优理想效果向量的确定 |
| 6.6.2 评估方案效果测度的获得 |
| 6.6.3 火炮典型性能参数的规范化处理 |
| 6.6.4 评估方案灰关联效果测度的计算 |
| 6.6.5 灰关联贴近度的获得 |
| 6.6.6 蒙特卡洛模拟法最优方案的确定方法 |
| 6.7 自动火炮系统关键性能多属性决策的实例分析 |
| 6.7.1 自动火炮系统机动性的分析 |
| 6.7.2 自行火炮系统防护性的分析 |
| 6.8 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读博士学位期间发表学术论文 |
| 附录B 攻读博士学位期间其他成果 |
| 附录C 作者简介 |
（4）大口径舰炮链式供弹平台动力学特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题的背景和意义 |
| 1.2 大口径舰炮供弹技术概况 |
| 1.2.1 国外概况 |
| 1.2.2 国内概况 |
| 1.3 相关领域研究现状 |
| 1.3.1 含接触碰撞的刚柔混合系统动力学研究现状 |
| 1.3.2 多体系统动力学优化研究现状 |
| 1.4 供弹平台动力学建模、仿真与优化需要解决的问题 |
| 1.4.1 供弹平台刚柔混合模型 |
| 1.4.2 供弹平台接触碰撞模型 |
| 1.4.3 供弹平台动力学模型的仿真计算 |
| 1.4.4 供弹平台动力学优化模型及方法 |
| 1.5 论文的组织结构和主要研究工作 |
| 第2章 供弹平台含接触碰撞的刚柔混合动力学建模 |
| 2.1 大口径舰炮供弹系统的总体结构及供弹原理 |
| 2.1.1 大口径舰炮供弹系统的总体结构 |
| 2.1.2 大口径舰炮的供弹原理 |
| 2.2 供弹平台滚子链动力学建模 |
| 2.2.1 滚子链的柔性铰多刚体模型 |
| 2.2.2 滚子链柔性铰刚度系数的确定 |
| 2.2.3 基于柔性铰多刚体模型的滚子链运动分析 |
| 2.2.4 滚子链柔性铰多刚体模型的柔性铰作用力 |
| 2.3 扶弹板簧动力学建模 |
| 2.3.1 绝对节点坐标方法的理论基础 |
| 2.3.2 扶弹板簧的柔性模型 |
| 2.3.3 扶弹板簧预变形的处理 |
| 2.3.4 基于绝对节点坐标方法的扶弹板簧运动与变形分析 |
| 2.3.5 扶弹板簧与抱弹筒约束的处理 |
| 2.4 滚子-链轮/扶弹板簧-炮弹接触建模 |
| 2.4.1 滚子-链轮/扶弹板簧-炮弹接触碰撞问题描述 |
| 2.4.2 滚子-链轮/扶弹板簧-炮弹的点接触碰撞模型 |
| 2.4.3 滚子-链轮接触碰撞刚度系数的确定 |
| 2.5 供弹平台含接触碰撞的刚柔混合动力学方程 |
| 2.5.1 动能和应变能的计算 |
| 2.5.2 广义力的计算 |
| 2.5.3 动力学方程的建立 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 基于刚柔混合模型的供弹平台接触碰撞算法与柔/刚转换方法 |
| 3.1 考虑完整链轮齿廓的滚子-链轮的接触碰撞搜索策略 |
| 3.1.1 滚子-链轮接触碰撞预搜索方法 |
| 3.1.2 改进的滚子-链轮接触碰撞预搜索方法 |
| 3.1.3 滚子-链轮接触碰撞细搜索方法 |
| 3.2 滚子-链轮的接触碰撞分析 |
| 3.3 扶弹板簧-炮弹的接触碰撞分析 |
| 3.4 扶弹板簧柔/刚转换方法 |
| 3.4.1 扶弹板簧的柔/刚转换过程 |
| 3.4.2 扶弹板簧柔/刚转换时间的确定 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于含接触碰撞的刚柔混合动力学模型的供弹平台动力学仿真 |
| 4.1 供弹平台含接触碰撞的刚柔混合动力学模型验证 |
| 4.1.1 基于供弹平台动力学模型的 ADAMS 用户子程序开发 |
| 4.1.2 扶弹板簧柔性模型的验证 |
| 4.1.3 接触碰撞模型和算法的验证 |
| 4.2 供弹平台的频域振动分析 |
| 4.2.1 结构参数对供弹平台固有振动频率的影响 |
| 4.2.2 结构参数对供弹平台频率响应的影响 |
| 4.2.3 供弹过程中供弹平台固有振动频率的变化 |
| 4.2.4 供弹过程中供弹平台频率响应的变化 |
| 4.3 供弹平台的时域振动分析 |
| 4.3.1 供弹平台滚子-链轮的啮合冲击分析 |
| 4.3.2 供弹平台各发炮弹的晃动分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于含接触碰撞的刚柔混合动力学模型的供弹平台动力学优化 |
| 5.1 供弹平台的动力学优化模型 |
| 5.1.1 供弹平台的卡弹风险定义 |
| 5.1.2 以降低卡弹风险为目标的供弹平台优化模型 |
| 5.2 供弹平台动力学优化的混合优化算法 |
| 5.2.1 基于遗传算法和粒子群算法的混合优化算法 |
| 5.2.2 混合优化算法的验证 |
| 5.3 基于 ADAMS/iSIGHT 联合仿真的供弹平台动力学优化及结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
| 附录 A-符号列表 |
| 附录 B-仿真参数 |
（5）面向设计的铁道车辆动力学建模与灵敏度分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 论文的研究背景 |
| 1.2 论文相关领域的研究现状 |
| 1.2.1 虚拟样机技术研究 |
| 1.2.2 CAD与CAE集成研究 |
| 1.2.3 基于多体理论的铁道车辆建模研究 |
| 1.2.4 灵敏度分析研究 |
| 1.3 论文的主要内容和工作 |
| 1.4 本论文结构 |
| 第2章 面向设计的设计与分析模型一体化描述 |
| 2.1 设计分析集成框架概念框架研究 |
| 2.1.1 MRA的概念 |
| 2.1.2 面向设计的设计分析模型集成研究 |
| 2.1.3 面向设计的HPDA建模 |
| 2.1.4 面向设计的GMRA建模 |
| 2.2 基于STEP的设计分析集成描述 |
| 2.2.1 STEP简介 |
| 2.2.2 产品信息建模语言EXPRESS |
| 2.2.3 基于STEP标准的GMRA建模 |
| 2.3 基于特征的语义集成形式化表示 |
| 2.4 面向设计的铁道车辆建模 |
| 2.4.1 铁道车辆几何位形建模 |
| 2.4.2 铁道车辆拓扑构型描述 |
| 2.4.3 铁道车辆描述 |
| 2.5 小结 |
| 第3章 基于多体系统理论的铁道车辆建模研究 |
| 3.1 多体系统理论建模 |
| 3.1.1 多体系统简述 |
| 3.1.2 多刚体系统运动学分析 |
| 3.1.3 多刚体系统动力学分析 |
| 3.2 轮轨接触建模 |
| 3.2.1 轮轨空间位形描述 |
| 3.2.2 轮轨力计算 |
| 3.3 铁道车辆运行动力学性能指标 |
| 3.4 基于多体理论及轮轨接触理论的GVDS开发 |
| 3.5 数值算例 |
| 3.6 小结 |
| 第4章 基于多体系统的灵敏度分析研究 |
| 4.1 灵敏度分析概述 |
| 4.2 多体系统灵敏度分析 |
| 4.2.1 设计灵敏度分析 |
| 4.2.2 多体系统动力学微分—代数方程—阶灵敏度分析模型 |
| 4.2.3 一阶微分计算 |
| 4.3 数值算例 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 铁道车辆系统动力学灵敏度分析 |
| 5.1 铁道车辆动力学灵敏度分析 |
| 5.2 数值算例 |
| 5.3 小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 论文的主要工作及成果 |
| 6.2 论文的主要创新点 |
| 6.3 今后研究工作的展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及科研成果 |
| 攻读博士学位期间所参与的科研项目 |
（6）柔性多体系统动力学及其设计灵敏度分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 传统柔性多体系统建模方法综述 |
| 1.2 等几何分析方法综述 |
| 1.3 绝对节点坐标方法综述 |
| 1.4 系统动力学方程及求解策略研究综述 |
| 1.5 设计灵敏度分析研究综述 |
| 1.6 本文的研究目标及内容 |
| 2 约束多体系统方程及其计算方法研究 |
| 2.1 受约束多体系统动力学方程的一般形式 |
| 2.2 隐式数值积分算法研究 |
| 2.3 算例研究 |
| 3 基于等几何分析的柔性多体系统动力学 |
| 3.1 等几何分析的起源及其基本思路 |
| 3.2 NURBS与有限元分析的共性研究 |
| 3.3 基于等几何分析的柔性系统动力学 |
| 3.4 算例研究及对比 |
| 4 基于绝对节点坐标方法的柔性多体系统动力学 |
| 4.1 绝对节点坐标方法的起源及基本思路 |
| 4.2 绝对节点坐标方法运动学基础 |
| 4.3 柔性体动力学方程组推导 |
| 4.4 绝对节点坐标常见单元形式 |
| 4.5 算例研究 |
| 4.6 等几何分析与绝对节点坐标方法的初步对比分析 |
| 5 柔性多体系统设计灵敏度分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 设计灵敏度分析方法思路 |
| 5.3 优化目标函数 |
| 5.4 直接微分法 |
| 5.5 伴随变量法 |
| 5.6 算例研究 |
| 6 工作总结及展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表论文目录 |
（7）客机舱门机构参数优化设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 多体系统优化国内外研究概况 |
| 1.2.1 多体系统动力学概述 |
| 1.2.2 多体系统优化概述 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 多刚体系统分析基本理论及其在客机舱门机构仿真中的应用 |
| 2.1 多刚体系统运动学/动力学理论简介 |
| 2.1.1 多刚体系统运动学 |
| 2.1.2 多刚体系统动力学 |
| 2.2 客机舱门机构运动仿真算例 |
| 2.2.1 算例 1：波音 747 舱门悬挂机构运动过程仿真 |
| 2.2.2 算例 2：ARJ21 舱门机构运动过程仿真 |
| 第3章 多刚体系统灵敏度分析与尺寸优化 |
| 3.1 多刚体系统运动学优化模型 |
| 3.2 多刚体系统运动学灵敏度分析 |
| 3.2.1 基于直接微分法的一阶灵敏度分析 |
| 3.2.2 基于有限差分法的一阶灵敏度分析 |
| 3.3 灵敏度分析算例 |
| 3.3.1 算例 3：波音 747 舱门悬挂机构一阶灵敏度分析 |
| 3.3.2 算例 4：ARJ21 舱门机构一阶灵敏度分析 |
| 3.4 基于响应表面法的舱门机构尺寸优化 |
| 3.4.1 基于响应表面法的优化建模及求解 |
| 3.4.2 算例 5：ARJ21 舱门机构尺寸优化 |
| 第4章 基于双重优化模型的多体系统公差优化 |
| 4.1 尺寸公差分析 |
| 4.1.1 尺寸公差优化模型建立与求解 |
| 4.1.2 算例 6：ARJ21 舱门机构尺寸公差优化 |
| 4.2 装配公差分析 |
| 4.2.1 考虑间隙的动力学模型建立 |
| 4.2.2 装配公差优化模型建立与求解 |
| 4.2.3 算例 7：波音 747 舱门悬挂机构装配公差优化 |
| 4.2.4 算例 8：ARJ21 舱门机构装配公差优化 |
| 第5章 多体系统优化软件 THUOptim 介绍 |
| 第6章 总结 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（8）光电子器件耦合平台仿真与优化软件研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题的来源及意义 |
| 1.2 软件理论基础研究概况 |
| 1.3 本论文的主要研究内容 |
| 2 多体系统运动学及动力学基本理论 |
| 2.1 多体系统运动学的基本概念 |
| 2.2 空间系统的运动学约束 |
| 2.3 多体系统动力学方程 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于性能指标的多体机构优化设计 |
| 3.1 区间分析 |
| 3.2 特定工作空间给定精度的参数设计 |
| 3.3 PRRS机器人参数设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 仿真优化软件体系结构及实现 |
| 4.1 OSSO的模块结构 |
| 4.2 OSSO的数据结构 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 动力学仿真分析算例 |
| 5.1 含摩擦、间隙与碰撞的柔性展开机构分析 |
| 5.2 柔性支撑Stewart平台振动控制仿真分析 |
| 6 用于光有源器件耦合对准的柔性铰链微位移机构设计 |
| 6.1 光电子器件耦合封装技术概述 |
| 6.2 柔性铰链的基本理论 |
| 6.3 步进电机驱动的柔性铰链微工作台 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表论文目录 |
| 附录2 攻读博士学位期间所申请专利 |
| 附录3 论文作者简历 |
（9）多体系统动力学优化设计的增广Lagrange乘子法（论文提纲范文）
| 1 多体系统优化设计增广Lagrange乘子法 |
| 1.1 基于一阶灵敏度分析的增广Lagrange乘子法 |
| 1.2 基于二阶灵敏度分析的增广Lagrange乘子法 |
| 2 数值算例 |
| 3 结论 |
（10）基于约束拓扑变换的大规模复杂多刚体系统振动分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明 |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景、目的及意义 |
| 1.2 国内外多体系统振动分析的研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容及创新点 |
| 1.4 论文的章节安排 |
| 2 基于约束拓扑变换的空间多刚体系统振动方程建立 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 空间多刚体系统的描述与定义 |
| 2.3 刚体空间振动位移的变换 |
| 2.4 理想约束系统振动微分方程建立 |
| 2.5 传动机构系统振动微分方程建立 |
| 2.6 若干扩展问题研究 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 空间多刚体系统的振动求解 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 多刚体系统振动分析 |
| 3.3 参数灵敏度分析 |
| 3.4 静平衡求解 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 振动分析算法实现 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 振动分析软件模块功能及结构 |
| 4.3 振动分析关键算法的实现 |
| 4.4 振动分析功能界面 |
| 4.5 算例分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 算法测试验证研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 开环四足步行机器人振动分析 |
| 5.3 闭环Stewart减振平台振动分析 |
| 5.4 算法精度和效率对比测试 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 光刻机动力学分析应用研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 光刻机结构及动力学模型 |
| 6.3 光刻机振动模态与传递函数分析 |
| 6.4 光刻机参数灵敏度分析与动力学优化 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 全文总结和研究展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 附录2 攻读博士学位期间申请的发明专利 |
| 附录3 攻读博士学位期间的获奖情况 |
| 附录4 矩阵/向量的偏导计算 |
| 附录5 质量—弹簧系统振动方程 |
| 附录6 振动求解部分关键程序 |
| 附录7 光刻机整机动力学模型数据 |
| 附录8 动力学分析求解器测试认证 |
| 附录9 SMEE评估验收报告 |
四、多体系统动力学设计灵敏度分析的直接微分方法（论文参考文献）
- [1]多柔体系统动力学建模与优化研究进展[J]. 孙加亮,田强,胡海岩. 力学学报, 2019(06)
- [2]考虑多间隙的多体系统动力学分析及可靠性优化设计[D]. 李园园. 南京航空航天大学, 2017(02)
- [3]自动火炮供弹机可靠性及关键性能评估策略研究[D]. 杨丽. 东北大学, 2015(01)
- [4]大口径舰炮链式供弹平台动力学特性研究[D]. 郭彬. 哈尔滨工程大学, 2012(04)
- [5]面向设计的铁道车辆动力学建模与灵敏度分析[D]. 何邕. 西南交通大学, 2012(10)
- [6]柔性多体系统动力学及其设计灵敏度分析[D]. 皮霆. 华中科技大学, 2011(05)
- [7]客机舱门机构参数优化设计[D]. 黄振庭. 清华大学, 2011(01)
- [8]光电子器件耦合平台仿真与优化软件研究[D]. 高彦锟. 华中科技大学, 2009(11)
- [9]多体系统动力学优化设计的增广Lagrange乘子法[J]. 丁洁玉,潘振宽,陈立群. 力学季刊, 2009(01)
- [10]基于约束拓扑变换的大规模复杂多刚体系统振动分析[D]. 姜伟. 华中科技大学, 2008(05)