"极速风车"游乐设备的建模和仿真

在天空中就象一把伸展的大风车，游客坐在“风车叶片”上，立柱缓缓托起，然后大臂正反公转，座舱托臂急速正反自转，在离心力作用下座舱自旋，三种运动的叠加结合，风车在18米高空360度优美狂野的舞蹈，自由翻滚、扭动、转向、摇摆、滚动，蓝天白云交织大地，此时除了大喊大叫还能做什么呢？当华灯初上的时候，风车上每一盏灯都在闪耀斑斓的故事，游客们带着美好的憧憬，探寻五彩缤纷的人生轨迹，诠释生命的无穷奥秘……

游乐设备刺激的前提是安全。现在现代技术的发展，数字化仿真手段越来越多地应用在游乐设备中，能预测游乐设备运行性能，缩短产品开发周期，为游乐设备的性能尤其是安全性提供的技术保障。

下面以“极速风车”游乐设备为例，介绍使用专家级多体动力学仿真软件Simpack建立该设备的动力学模型，其中包含最关键的人体模型。

Simpack极速风车模型的如下图所示，包含：

（1）大液压支架

（2）6排座椅

（3）每排座椅中有3个人

由于6排座椅是完全一样的，可以通过Simpack独特的子结构建模技术只建立一排座椅，然后在整机中引用6次，这样大大减少了建模工作量，提升了建模效率，且模型易于修改和编辑。

每一排座椅的模型如下图。

一排座椅包含3个有人的座位和2个没人的座位。这其中也使用了子结构建模技术，同时使用了两个子模型。两个子模型分别为Seat_withMan和Seat_empty。

为了模拟人体的运动特性，建立了详细的人体模型，把人体分为15个部件，使用铰接和力元连接起来。

模型的仿真结果如下。

来源： MBD之家