01
课程导论
多体动力学在风机偏航系统中的应用背景、课程目标与学习路径。
背景目标
02
偏航系统概述
偏航系统的功能、结构组成（偏航轴承、驱动、制动、编码器）及工作原理。
结构原理
03
多体动力学基础理论
多体系统分类（多刚体、多柔体）、坐标系与自由度、约束与铰链。
刚体柔体约束
04
刚体运动学基础
位置、速度、加速度的矢量描述，欧拉角与四元数。
欧拉角四元数
05
刚体动力学基础
牛顿-欧拉方程、拉格朗日方程、虚功原理。
牛顿-欧拉拉格朗日
06
柔性体动力学基础
模态综合法、浮动坐标系法、柔性体变形描述。
模态浮动坐标
07
接触与碰撞理论
Hertz接触理论、罚函数法、碰撞检测算法。
Hertz罚函数
08
摩擦与阻尼模型
库仑摩擦模型、Stribeck效应、粘性阻尼与结构阻尼。
库仑Stribeck
09
偏航轴承建模
轴承滚动体接触、保持架动力学、游隙与预紧力模拟。
滚动体预紧力
10
偏航驱动系统建模
齿轮啮合动力学、电机扭矩特性、传动效率模型。
齿轮电机
11
偏航制动系统建模
制动器夹紧力、摩擦片磨损模型、制动间隙控制。
制动器磨损
12
偏航编码器与传感器建模
编码器信号模拟、传感器噪声与延迟模型。
编码器噪声
13
风载荷建模
风速时程模拟（Kaimal谱）、塔影效应、偏航误差下的气动载荷。
Kaimal塔影
14
控制系统基础
PID控制、偏航对风策略、解缆控制逻辑。
PID解缆
15
联合仿真接口
多体软件与控制系统（如Simulink）的联合仿真设置。
Simulink接口
16
多体动力学软件介绍
ADAMS、Simpack、RecurDyn在风机偏航仿真中的特点对比。
ADAMSSimpack
17
ADAMS偏航系统建模实战
几何模型导入、约束与驱动添加、接触参数设置。
实战接触
18
Simpack偏航系统建模实战
力元定义、柔性体替换、时域仿真设置。
力元柔性体
19
偏航系统刚柔耦合建模
关键部件（如主轴、轴承座）柔性化处理。
刚柔耦合柔性化
20
偏航系统动力学仿真分析
偏航启动、平稳运行、紧急制动工况仿真。
启动制动
21
偏航系统振动特性分析
时域响应、频域分析（FFT）、共振识别。
FFT共振
22
偏航系统疲劳寿命分析
载荷谱提取、S-N曲线、Miner线性累积损伤。
S-NMiner
23
偏航系统噪声分析
齿轮啸叫、轴承噪声的仿真预测方法。
啸叫轴承噪声
24
偏航系统参数灵敏度分析
关键参数（摩擦系数、刚度、阻尼）对性能的影响。
灵敏度参数
25
偏航系统优化设计
基于仿真的轴承预紧力优化、驱动电机选型优化。
优化选型
26
偏航系统故障模拟与诊断
轴承磨损、齿轮断齿、制动器失效的仿真特征。
故障诊断
27
偏航系统虚拟样机验证
仿真结果与台架试验数据的对比方法。
验证试验
28
偏航系统数字孪生基础
实时仿真、数据驱动模型与物理模型的融合。
数字孪生实时
29
课程综合案例
2MW风机偏航系统全生命周期仿真分析。
2MW全生命周期
30
课程总结与展望
多体动力学在智能风机、海上风电偏航系统中的应用前沿。
智能风机海上风电