[发明专利]一种混泥土泵车柔性臂架的建模方法

说明书

本发明适用于混泥土泵车领域，提供一种混泥土泵车柔性臂架的建模方法该方法首先得到单根臂杆的细梁几何模型；然后等效为柔性臂杆模型，单根柔性细梁等效为两个刚体，两个刚体通过三个互相垂直的旋转弹簧关节来连接；根据等效能量关系可计算得到旋转弹簧关节的弹性系数；最后把所有柔性臂杆以同样方式建模，得到整个柔性臂架的弹性关节模型。本建模方法既考虑到了单根臂杆的柔性，又可以减小建模的复杂度，从而大大地降低了建模成本，这种建模方法为后续分析混泥土泵车臂架系统的运动学和动力学提供方便。

技术领域

本发明属于混泥土泵车技术领域，尤其涉及一种混泥土泵车柔性臂架的建模方法。

背景技术

随着中国整个社会的进步与发展，摩天大楼由于超高的土地资源利用率，以及其独特的美观性，往往能够成为一个城市的地标，因此摩天大楼成为了很多城市建设设计者的追捧对象。在摩天大楼和很多其他超高层建筑的浇筑过程中，都离不开混泥土泵车，因此在近几年的时间里，也带来了混泥土泵车的飞速发展。混泥土泵车的臂架系统，作为混泥土泵车的关键部分，直接影响着浇筑的质量和浇筑的安全性，特别是混泥土泵车臂架系统的振动会对浇筑的质量和浇筑的安全性产生很大的影响。

此外，混泥土泵车臂架系统的振动也会极大地减少混泥土泵车的使用寿命，很容易使得混泥土泵车臂架系统产生疲劳破坏。因此，需要对混泥土泵车臂架系统的振动进行抑制。混泥土泵车臂架系统的振动抑制可以分为主动抑制和被动抑制两种方式，其中主动抑制是目前混泥土泵车臂架系统振动抑制中常见的振动抑制方法，而混泥土泵车臂架系统主动抑制的关键点在于混泥土泵车臂架系统模型的建立。

对于臂架比较短的混泥土泵车臂架系统，由于其长度短，刚性很大柔性很小，可以把每一个臂杆都当做刚体处理，并在此基础上进行模型的建立。但是对于长度在50米以上的混泥土泵车臂架系统，甚至在某些摩天大楼的浇筑过程中用到了百米级的混泥土泵车臂架，其臂杆柔性很大，则单个臂杆无法当做刚体处理，在对其进行建模时候也只能当做柔性杆进行建模。在现有的柔性杆建模的方法中，其模型的计算很复杂，对计算机的性能提出了比较高的要求，无形中增加了建模成本。所以要寻求一个即可以考虑到臂杆的柔性，又可以简化计算的一种混泥土泵车臂架系统建模的方法。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种混泥土泵车柔性臂架的建模方法，旨在解决现有建模方法复杂度高、建模成本高的技术问题。

本发明采用如下技术方案：

所述混泥土泵车柔性臂架的建模方法包括下述步骤：

将混泥土泵车柔性臂架分成多根柔性臂杆，将柔性臂杆等效为柔性细梁，建立柔性臂杆的细梁几何模型；

将所述细梁几何模型等效为柔性臂杆模型，具体的将单根柔性细梁等效为两个刚体和连接两个刚体的弹性关节，所述弹性关节等效为三个互相垂直的旋转弹簧关节；

针对每根柔性臂杆，计算三个旋转弹簧关节的弹性系数，得到每根柔性臂杆的弹性关节模型；

最后得到整个柔性臂架的弹性关节模型。

进一步的，所述细梁几何模型具体为：将柔性臂杆等效为一根柔性细梁圆柱体，柔性臂杆的质量均匀地分布在圆柱体中，且圆柱体长度为柔性臂杆两端旋转副轴线之间距离，细梁几何模型的几何参数至少包括圆柱体的长度和直径。

进一步的，所述柔性臂杆模型具体为：将把一根柔性细梁平均分成两段，每一段看成一个刚体，两个刚体之间是由三个互相垂直的旋转弹簧关节连接，每个刚体有三个自由度，两个刚体之间的旋转，可以看成绕三个相互垂直方向的轴旋转。

进一步的，计算计算三个旋转弹簧关节的弹性系数的步骤如下：