多接触约束机械系统虚拟样机仿真的计算稳定性研究

包含多接触约束的机械系统在进行基于虚拟样机技术的仿真分析时，计算效率和计算成功率都不高，有明显的计算稳定性问题。接触现象的强非线性是导致计算困难的主要原因之一。实践证明，该类系统的虚拟样机仿真计算稳定性和仿真计算过程有直接关系，计算过程中系统拓扑发生突变、计算规模大使得计算效率低且不稳定，误差的不断积累更是使得计算过程的发散可能性增大。本项目针对该问题，研究拓扑稳定理论和接触消隐方法用以降维，研究并利用分段仿真方法截断积累误差。通过对仿真计算整个过程进行控制和监管，稳定削减计算模型的维度以减小计算规模，从而提高计算效率；同时，分段截断积累误差以降低计算过程发散的风险。本项目理论研究与应用开发相结合，技术实现与仿真试验验证并重，致力于揭示计算稳定性与仿真过程的内在联系，建立一套以仿真过程控制为核心的稳定计算方法体系，提高仿真计算稳定性，促进虚拟样机仿真技术的发展，提高其应用水平

包含大量接触约束的机械系统在进行基于虚拟样机技术的多体动力学仿真时，仿真解算的效率十分低下甚至造成解算过程崩溃。本项目针对这一现象，创新性地提出仿真过程控制的概念，试图通过接管接触判断数据，实时消除不参与当前接触的接触约束定义并建立相应的稳定消除判断条件，稳定降低当前雅克比矩阵的维度，从而提高仿真计算过程的稳定性和效率。. 主要的研究工作包括稳定降维方法的研究和建立、仿真过程控制流程的建立、相关算法和嵌入程序的开发、仿真试验和测评等。. 提出的仿真方法和流程经过了大量仿真试验和第三方的测评验证。研究结果表明本项目研究得出的仿真处理方法针对具有多接触约束的机械系统的仿真计算过程具有良好的稳定性，基本不损失仿真精度并有效地提高了仿真效率，验证了本项目的研究思想。. 本项目的研究结果对类似系统的仿真工作效率的提升提供了一条良好的新思路。当前的系统仿真计算普遍采用数值计算和离散迭代，而很少有研究文献关注仿真过程控制，本项目的研究实践表明仿真过程控制也是仿真过程稳定性和效率的重要一环。仿真过程是否稳定和高效率，也是直接影响仿真模拟手段在生产第一线应用的重要因素之一。因此，本项目的工作具有明确的背景，对后续研究有引领和指导作用，同时也具有重要的工程应用价值和意义。