工程领域对机械系统的研究主要有两大问题。一个问题是涉及系统的结构强度分析。由于计算结构力学的理论与计算方法的研究不断深入，加之有限元（FEA）应用软件系统的成功开发和应用，这方面的问题已经基本得到解决；另一个问题是要解决系统的运动学、动力学与控制的性态问题，也就是研究机械系统在载荷作用下各部件的动力学响应。作为大多数的机械系统，系统部件相互连接方式的拓扑与约束形式多种多样，受力的情况除了外力与系统各部件的相互作用外，还可能存在复杂的控制环节，故称为多体系统。与之相适应的多体动力学的研究已经成为工程领域研究的热点和难点。

多体系统动力学的核心问题是建模和求解，其系统研究开始于 20 世纪 60 年代。起始于 20 世纪 70 年代的基于多体系统动力学的机械系统动力学分析与仿真技术，随着计算机技术，以及计算方法不断进步，到了 20 世纪 90 年代，在国内外已经成熟并成功地应用于工业界，成为当代进行机械系统设计不可或缺的有力工具之一。

多体系统是指由多个物体通过运动副连接的复杂机械系统。多体系统动力学的根本目的是应用计算机技术进行复杂机械系统的动力学分析与仿真。它是在经典力学基础上产生的新学科分支，在经典刚体系统动力学上的基础上，经历了多刚体系统动力学和计算多体系统动力学两个发展阶段，特别是在前者已经趋于成熟。

多体动力学是以多体系统动力学、计算方法，以及软件工程相互交叉为主要特点，面向工程实际问题的新学科。计算多体动力学是指利用计算机数值手段来研究复杂机械系统静力学分析、运动学分析、动力学分析，以及控制系统分析的理论和方法。计算多体动力学的产生极大地改变了传统机构动力学分析的面貌，对于原先不能够求解或者求解困难的大型复杂问题，可以借助计算机顺利完成。

在 20 世纪 80 年代初，Haug等人提出了“计算多体动力学”的概念，认为其主要任务如下：

● 建立复杂机械系统运动学和动力学程式化的数学模型，开发实现这个数学模型的软件系统，再输入少量描述系统特征的数据、由计算机自动建立系统运动学与动力学方程。

● 建立稳定的、有效的数值计算方法，分析弹件变形对静态偏差、隐定性、动态响应的影响，通过仿真由计算机自动产生系统的动力学响应。

● 将仿真结果通过计算机终端以方便直观的形式表达出来。实现有效数据后处理，采用动画显示、图标或者其他方式提供数据后处理。

在多刚体系统建模理论已经成熟的情况下，多体动力学的研究内容重点由多刚体系统转向了侧重多柔性体系统。由于多柔性系统能够比刚形体精确描述系统在实际工作状态下动态特性，多柔性体系统的建模和分析一直是计算多体动力学的重要内容和研究的热点。国内外的学者提出了许多新的概念和方法，其中，应用比较多的有浮动标架法、运动—弹性动力学方法、有限段方法，以及最新提出的绝对节点坐标法等。 up1bOzpsfDU4WFi98mxY0WnZ2DOvrAdqmKqOyTm6jqpvujUTGfohBnXPT4vRqZeg