深海采礦系統(tǒng)由海底集礦機(jī)、輸送軟管、中間倉(cāng)、揚(yáng)礦硬管和水面采礦船組成。世界各主要深海礦產(chǎn)資源開發(fā)機(jī)構(gòu)均對(duì)深海采礦系統(tǒng)開展了一系列研究。韓國(guó)國(guó)家海洋科學(xué)技術(shù)研究院重點(diǎn)開展海底集礦機(jī)與輸送軟管的動(dòng)力學(xué)行為及控制研究。KIM博士等分別建立了海底集礦機(jī)多體動(dòng)力學(xué)與單體動(dòng)力學(xué)模型，仿真分析比較了兩種模型各自的優(yōu)缺點(diǎn)；并進(jìn)一步開發(fā)了海底集礦機(jī)行走性能仿真分析程序SIM-III，并分別采用商業(yè)程序RecurDyn和DAFUL驗(yàn)證其開發(fā)程序的計(jì)算準(zhǔn)確性；HONG博士等采用了一種新的歐拉參數(shù)法對(duì)深海提升管道的非線性動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行仿真分析，并對(duì)海底集礦機(jī)與輸送軟管的耦合動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了仿真。德國(guó)錫根大學(xué)SCHULTE教授等基于實(shí)驗(yàn)獲得的海底底質(zhì)力學(xué)特性對(duì)海底集礦機(jī)的行走牽引力、行駛阻力以及承載能力等進(jìn)行了理論與仿真計(jì)算，并提出了海底集礦機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案；SCHULTE等還采用集中參數(shù)法對(duì)深海全軟管輸送系統(tǒng)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)特性研究。美國(guó)科羅拉多礦業(yè)學(xué)院CHUNG教授等分別采用有限元和離散元法建模與分析了深海采礦管線動(dòng)力學(xué)行為，并提出了集成各子系統(tǒng)模型在內(nèi)的整體系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)定位控制問(wèn)題。
我國(guó)對(duì)深海采礦系統(tǒng)開展了相關(guān)研究。李力等構(gòu)建了我國(guó)中試集礦機(jī)虛擬樣機(jī)模型，對(duì)其行走通過(guò)性能進(jìn)行了分析。戴瑜等構(gòu)建了一種新的基于單剛體車體模型與網(wǎng)格單元接地段模型的海底集礦機(jī)快速動(dòng)力學(xué)仿真模型，實(shí)現(xiàn)了集礦機(jī)進(jìn)而整個(gè)深海采礦系統(tǒng)的快速動(dòng)力學(xué)仿真；并進(jìn)一步構(gòu)建了集礦機(jī)的多體動(dòng)力學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)了海底底質(zhì)特殊車輛地面力學(xué)模型在集礦機(jī)多體動(dòng)力學(xué)模型中的二次開發(fā)與集成，開展了多種海底行走工況的詳細(xì)性能仿真。王剛和李艷等分別采用有限元法和多剛體離散元法構(gòu)建了我國(guó)中試揚(yáng)礦系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，開展了揚(yáng)礦管線在復(fù)雜海流作用下的仿真分析。
但綜上所述，目前對(duì)于深海采礦系統(tǒng)的整體集成動(dòng)力學(xué)仿真研究方面仍然存在明顯不足，要么由于整體系統(tǒng)模型復(fù)雜對(duì)模型建模進(jìn)行了顯著簡(jiǎn)化，要么由于建模與二次開發(fā)復(fù)雜以及軟件算法等因素，難以實(shí)現(xiàn)整體集成建模仿真。本文提出并采用新的二次開發(fā)建模方法，實(shí)現(xiàn)了各復(fù)雜子系統(tǒng)的自動(dòng)快速且準(zhǔn)確的多體動(dòng)力學(xué)建模，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了深海采礦整體系統(tǒng)的集成多體動(dòng)力學(xué)建模與仿真。