孙晓东

淮南联合大学 机电系，安徽 淮南 232038

针对现代工业现场应用，设计出了一种针对圆形直管道的管道外壁行走装置。该平台可以在管道外壁上自行走，协同搭载的各种检测、喷涂等装置，完成直管管道的检测维护等各种工程应用。总体结构如图1 所示。

图1 管道外壁行走装置三维实体模型

1 多体系统动力学概述

计算动力学是一门综合了刚性体与柔性体的运动学与动力学、有限单元法、计算方法以及优化和控制理论的综合性学科[1]，多体系统动力学是计算动力学的一个重要分支。计算多体动力学的核心问题是建模和求解，对其系统研究开始于20 世纪60 年代，稍晚于计算固体力学，早期的研究对象是多刚体系统。

多体系统动力学的建模方法主要基于以下几类基本原理和方法：Newton-Euler 向量力学方法、d’Alembert 原理（或 Jourdain 原理、Lagrange 方法）出发导出的分析力学方法、基于Gauss 原理等极小值性质的机制原理以及传递矩阵方法等。

随着实际工程应用的需要，计算多体系统动力学在50 多年的时间里取得了令人瞩目的成果，简化了工程问题的处理和测试。目前各科研机构研发了多种多体动力学CAE 软件，来满足实际工程应用 的 需 要 ，Msc.ADAMS、SIMPACK、DADS 和RecurDyn 是比较知名的。

2 管道外壁行走装置几何模型的建立

ADAMS 是 由 美 国 MDI 公 司 (Mechanical Dynamics Inc.)开发的虚拟样机分析软件，现已被美国MSC 收购更名为MSC/ADAMS，是当今应用最广泛的虚拟样机分析软件之一。

应用机械系统动力学分析软件ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)[2][3]对管道爬行装置进行运动学仿真。……