[发明专利]一种基于Simulink平台的刚柔耦合动力学建模方法

权利要求书

1.一种基于Simulink平台的刚柔耦合动力学建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)根据待分析系统的实际结构构建系统的三维CAD模型图；

(2)对所述系统的三维CAD模型图进行刚性部件子系统和柔性部件子系统的划分，并根据划分后获得的刚性部件子系统在Simulink平台上构建系统的刚性部件子系统模型；

(3)将所述柔性部件子系统中的柔性部件进行模态分析，并输出模态分析结果；根据所述模态分析结果在Simulink平台上构建系统的柔性部件子系统模型，以将柔性部件转化为非线性状态空间模型，包括柔性部件状态空间模型S-Fun模块底层支撑函数的自动化构建和柔性部件界面子系统模型的自动化构建；

(4)将构建的所述刚性部件子系统模型及柔性部件子系统模型予以相连，并施加载荷以及约束，从而完成系统的刚柔耦合模型的构建。

2.如权利要求1所述的基于Simulink平台的刚柔耦合动力学建模方法，其特征在于，所述柔性部件状态空间模型S-Fun模块底层支撑函数的自动构建包括如下子步骤：

(2.1)通过柔性多体建模工具读取所述模态分析结果，提取所述模态分析结果中的柔性部件整体信息、节点信息以及模态信息，构建原始信息库矩阵；

(2.2)用户重新定义柔性部件参数，包括参与计算模态阶数的选取、模态阻尼，根据用户定义重新生成计算用信息矩阵；

(2.3)根据所述信息矩阵自动化构建柔性部件非线性状态方程以及输出方程的系数矩阵，并程式化生成柔性部件状态空间S-Fun模块底层支撑函数。

3.如权利要求2所述的基于Simulink平台的刚柔耦合动力学建模方法，其特征在于，所述柔性部件非线性状态方程具体为：

其中，X为状态向量，M为非线性时变的耦合质量矩阵，K为耦合刚度矩阵，C为综合阻尼矩阵，I为单位矩阵，T为综合外力矩阵U与接口节点输入向量u间的转换矩阵，满足Tu＝U。

4.如权利要求1所述的基于Simulink平台的刚柔耦合动力学建模方法，其特征在于，所述柔性部件界面子系统模型的自动化构建包括如下子步骤：

(3.1)在柔性多体建模工具界面输入柔性部件接口信息，包括接口数目和接口ID；

(3.2)根据接口信息构建柔性部件计算过程中需要的传感以及驱动组件，为柔性部件S-Fun组件提供输入和输出接口，从而构建柔性部件界面模型；

(3.3)设置柔性部件界面模型中S-Fun的界面参数，以实现柔性部件界面模型中的柔性部件状态空间S-Fun模块与柔性部件状态空间S-Fun模块底层支撑函数的互联。

5.如权利要求1所述的基于Simulink平台的刚柔耦合动力学建模方法，其特征在于，还包括步骤(5)：对所述构建的模型进行刚柔耦合动力学仿真分析，根据仿真分析结果，判断是否需要进行模型修正：若是，则重复步骤(2)-(4)；若否，则完成系统的刚柔耦合模型的建模。