(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111354749.2 (22)申请日 2021.11.16 (71)申请人 新兴际华 集团有限公司 地址 100022 北京市朝阳区东 三环中路5号 楼62层、 6 3层 (72)发明人 秦绪坤　陈彤　张新　李兰芸　 杨玲　宋黎　 (74)专利代理 机构 北京中南长风知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11674 代理人 李青 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种多自由度多功能高负载液压机械臂刚 柔耦合分析方法 (57)摘要 本发明公开了一种多自由度多功能高负载 液压机械臂刚柔耦合分析方法， 包括： 建立柔性 体模型从而获得模态中性MNF文件； 建立ADA MS多 刚体系统； 确定三臂为两种工况下的危险构件， 进行刚柔替换， 并重新添加柔性体约束， 得到优 化后的机械臂在两种工况下的刚柔耦合模型， 两 种工况为搬运工况和挖掘工况； 基于两种工况下 的刚柔耦合模 型进行仿真分析。 还公开了对应的 装置、 电子设备， 基于各工作臂铰接点载荷动态 仿真以及静力学分析结果确定三臂为两种工况 下的危险构 件； 然后仅对优化后三臂进行柔性化 处理并在两种极端工况下分别对其进行刚柔耦 合分析， 由此明确了分析方向， 简化了力分析的 工作量和工作流程， 为机械臂。 工作期间的实时 力学分析提供了 基础。 权利要求书2页 说明书7页 附图4页 CN 114330043 A 2022.04.12 CN 114330043 A 1.一种多自由度多功能高负载 液压机械臂刚柔耦合分析 方法， 其特 征在于， 包括： 步骤1， 建立 柔性体模型从而获得模态中性MNF文件； 步骤2， 建立ADAMS多刚体系统； 步骤3， 确定三臂为两种工况下的危险构件， 进行刚柔替换， 并重新添加柔性体约束， 得 到优化后的机 械臂在两种工况 下的刚柔耦合模型， 所述两种工况为搬运工况和挖掘工况； 步骤4， 基于所述两种工况 下的刚柔耦合模型进行仿真 分析。 2.根据权利要求1所述的一种多自由度多功能高负载液压机械臂刚柔耦合分析方法， 其特征在于， 所述 步骤1包括： 步骤11， 以igs格式将需要柔 性化的部件 模型导入HyperMesh； 步骤12， 划分网格； 步骤13， 定义材料属性， 根据重新定义优化后三臂的材料属性以保证ADAMS与 HyperMesh数据交 互时单位的一 致； 步骤14， 建立外连接点生成刚性单元， 所述连接点是在柔性体导入ADAMS后唯一可以被 识别的节点， 也是刚性体和柔 性体间进行装配时的连接点； 步骤15， 设置边界条件和控制卡片， 提交Radi oss求解MNF文件。 3.根据权利要求2所述的一种多自由度多功能高负载液压机械臂刚柔耦合分析方法， 其特征在于， 所述步骤12采用与静力学分析时相同的网格划分方式， 在H yperMesh中对优化 后的三臂重新进行网格划分。 4.根据权利要求2所述的一种多自由度多功能高负载液压机械臂刚柔耦合分析方法， 其特征在于， 所述步骤14利用H yperMesh在 优化后三臂各铰接点轴孔的圆心处建立连接点， 并以连接点为主节点， 轴孔内表面节点为从节点建立RBE2刚性单元， 约束连接点的六个自 由度。 5.根据权利要求2所述的一种多自由度多功能高负载液压机械臂刚柔耦合分析方法， 其特征在于， 所述步骤15 设置后处理控制卡片包括： 设置刚性节 点为多点约束、 定义模态综 合法为约束模态、 输出类型设置为MNF文件、 变换柔性体单位与 ADAMS一致、 调用模态综合法 以及设置 输出STRES S结果。 6.根据权利要求1所述的一种多自由度多功能高负载液压机械臂刚柔耦合分析方法， 其特征在于， 所述 步骤2包括： 步骤21， 进行So ilidworks实体建模， 并以X_T格式导入ADAMS； 步骤22， 建立ADAMS多刚体系统。 7.根据权利要求1所述的一种多自由度多功能高负载液压机械臂刚柔耦合分析方法， 其特征在于， 所述 步骤3包括： 步骤31， 在ADAMS中打开救援机械臂虚拟样机仿真模型， 选定优化后三臂的刚体模型， 通过“Make Flexible ”命令将创建好的三臂柔 性体MNF文件进行导入； 步骤32， 成功导入后原三臂刚性体会自动被柔性体替换， 将原三臂刚性体约束全部删 除并重新对替换的柔 性体进行约束； 步骤33， 导入三臂柔性体进行替换并重新添加约束， 得到优化后机械臂在搬运和挖掘 工况下的刚柔耦合模型。 8.一种根据权利要求1 ‑7任一所述多自由度多功能高负载液压机械臂刚柔耦合分析方权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114330043 A 2法的分析装置， 其特 征在于， 包括： 模态中性MNF文件建立模块， 用于建立 柔性体模型从而获得模态中性MNF文件； ADAMS多刚体系统建立模块， 用于建立ADAMS多刚体系统； 刚柔替换模块， 用于确定三臂为两种工况下的危险构件， 进行刚柔替换， 并重新添加柔 性体约束， 得到优化后的机械臂在两种工况下 的刚柔耦合模型， 所述两种工况为搬运工况 和挖掘工况； 仿真模块， 用于基于所述两种工况 下的刚柔耦合模型进行仿真 分析。 9.一种电子设备， 其特征在于， 包括处理器和存储器， 所述存储器存储有多条指令， 所 述处理器用于读取 所述指令并执 行如权利要求1 ‑7任一所述的方法。 10.一种计算机可读存储介质， 其特征在于， 所述计算机可读存储介质存储有多条指 令， 所述多条指令可被处 理器读取并执 行如权利要求1至7任一所述的方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114330043 A 3