Введение к работе
Актуальность теуы, Моделирование слогдалх механических систем путем представления их систсмамк абсолютно твердых тел ІСТТ), соединенных парі-дграми различных типов, является одним из наиболее эффективгак средств исследования кинематики и динамики как про-
еютруекых, тал и эксплуатируемых технических объектов. Разрабатываемое первоначально как инструмент автоматизации вывода урав-ксізій двааеияя. данное напрарлекне прикладной мехпнис» за последние три .десятилетия сформировалось в хорошо разштий аппарат. д;іе:сишй широкую область применения. В основе аппарата ле::иг симбиоз трпднцдилшх методов теоретической е.ехани.та, чіїслсїпт^іх усто-
r'f. T">~ln\,i\C ~L j! ^ (,'! г"ро<г' ^ " тс > і "н>
— і т і ї і ч р_< г , j j Cj, у гач>п<\
С* " l. 7Ъ > О s ' "> і > ' р Л 4f 1 <
, I " ; I Г ' I - «^ ",,- -
с і ""' ,. ТТ.
. рЛйШМ состоит з разработке ;i реализации а з'їде ззрогрдм-:е!сі'р обсслечезіля системы алгоритмов, сяязадаьіх с проблеме.! моделирования СТТ и реализующих принципы универсальности и многеуро-' Вйеной оптимизации. Принцип универсальности отрааает стремление
расширить область применения программного продукта, созданное на базе алгоритмов. Принцип многоуровневой оптимизации состоит г реализации эффективных методов решения задачи моделирования СП на всех его этапа:.- подготовка, ввод и предварительная обработке исходных данных, синтез уравнении движения, их численное интегрирование и анализ, обработка результатов, с
Метед исследования. При разработке алгоритмов и доказательстве теорем использованы методы математического в функционального анализа, теория графов, дифференциально-алгебраических уравнений, численные методы. Исследование свойств конкретных механических систем проведено методами качественного анализа обыкновен ных дифференциальных уравнений и посредством численного модели розания с использованием программного комплекса "Универсальны] механизм", раэработакног о автором.
Научная яовизна. В диссертации изложен комплекс алгорктмої павьшашкх эффективность моделирования СП на всех его отапа> анализ структуры системы, вывод кинематических соотношений и лиф ферекцкалько-алгебракческих уравнений движения в символьной форм численное интегрирование уравнений двисезшя. Значительная часть но еьх результатов связана с исследованием кинематики и динамики СП содержащих замкнутые нияематические цепи, с созданием экономичны методов анализа систем с большим числом тел. Подробно анализируют .= с: -Ленко'-ти моделирования СП с ударами, неголономными связям] кулйяовскйм трением в высших кинематических парах, объектов с от сутствуйиям набором глобальных обобщенных координат.
Реализация разработанных алгоритмов, подходов к численных ме тодов в программном комплексе "Универсальный механизм" позволил существенно расширить область его практического использовании одновременно достичь эффективности специализированных компьютер
кых программ.
Достоверность результатов, приведешся в диссертации, подтвер-кается многочисленными примерами (около сорока): от классических механических систем (сада: Чагшыгкнз, гироскоп в кардачовои подвесе, качение тялелого шара в цилиндре) до елейных технических систем с числом тел до нескольких сотен (манипуляторы робота и экскаватора, тепловозы, системы рулевого управления автомобилей, подсистемы вагона с электромагнитной подвеской). Для некоторых систем, наряду с числегеш'Н исследованием свойств, проводится качественный алализ уравнений дышедал, и анализируется с&гйайВйЭ'йюст-л^езуль-татов. При чнелешом моделировании двииенип используется.многоуровневый контроль точности. включающий, например, визуальный с чепользованиен блока анимации. шчясяение механический энергии, постоянной в случае консервативных систем. Достоверность исследований в ряде случаев подтверждается экспериментально (моделирование процесса раскрытия феремекнол модульной конструкции, задача о развеске тепловозов).
Практическая ценность. Результаты диссертации могут быть использованы при разработке средств программного обеспечения компьютерного моделирования сложных механических систем. Программный комплекс "Универсальный механизм" имеет широкую область применения как при разработке новых технических систем в машиностроительной отрасли, так и в учебном процессе.
Апробацияработы. 'Основные результаты диссертации докладывались автором и обсуждались на заседаниях научных семинаров кафедры теоретической механики МГУ под руководством академика РАН. профессора Д.Е. Охоцимского, профессора В.В.Белецкого, профессора ВАСамсонова; на семинаре под руководством академика РАН. профессора Д.М.Климова (Ин-т проблем механики РАН), на семинаре под ру-
4 .
коеодством профессора А.К.Платонова (Ин-т прикладной математики РАН), на семинаре по вопросам механики под руководством профессора В.Шилена (Штутгартский ун-т. ФРГ), на семинаре кафедры механики и процессов управлсзія Пермского гос. университета под руководством к.ф.-мл. В.В.Маланина, на конференциях:
Пятое Всесоюзное совещание по робото,техническим системам, 30 октября - I ноября 1990г.. г. Геленджик;
Применение ЭЗМ для решения задач механики, 27-28 мая 1991 г., г. Севастополь:
МепШта] Congress от СстрАет Systems and Applied Mdhsmdics, July 19-22.1993,St. Petersburg;
ist European Norilinear OszilMon Conference, August 16-20,1993, Hanrbvrg:
Вторая международная научно-техническая конференция "Актуальные проблемы фундаментальных наукТ.:4.Щ.-2&.01.94. Москва:
Merndi&ial Aerospace Congress, August 15-19, ІШ.-Иоісягі.
Пубттаїти. По теме диссертации имеется 18 публикаций.
Объем работы. Диссертация изложена на 262 стр., сострит из введения, пяти глав, заключения и приложения. Библиография содераит 134 наименования.