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摘要
高速动车组的布线质量非常重要，传统的二维图纸及线束走向表等指导布线方式，无法明晰线束路径及布线工艺等细节。为解决轨道车辆布线工艺数字化、信息化程度低及布线质量和可靠性差等问题，提出一种带工艺约束柔性体模拟的轨道车辆布线方法。建立基于Kirchhoff弹性杆理论的中心线-标架离散线缆模型，实现线缆空间位姿和截面状态的精确实时模拟。分析布线过程中典型工艺约束，构建端点连接、位置、动态固定和接触等典型工况下的工艺约束简化表达，并引入罚函数构建带约束线缆模拟能量模型。基于准静态模拟方法，计算扭转角度更新材料标架，求解带工艺约束柔性线缆能量模型作用在中心线上的力，通过半隐式欧拉法获得线缆在工艺约束和重力共同作用下的动力学空间形态和位姿，并引入基于位置动力学方法处理线缆模型的定长和接触约束，实现带工艺约束的高真实感柔性线缆模拟。设计和开发带工艺约束柔性体模拟的轨道车辆布线仿真系统，并通过线缆形态模拟与仿真对比、轨道车辆线槽与车体布线仿真实例，验证该方法的准确性和有效性。系统仿真结果表明，该柔性体模拟方法提高了轨道车辆布线工艺数字化水平，具有较高的真实感，有利于提高轨道车辆布线质量和可靠性。
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