计及动力刚化的柔体动力学

提出两种计及动力刚化影响的动力学建模方法；有限段方法和一致线性化动力学方法。分析了这两种动力不主动力刚化的机理，有限段方法将柔体动力学问题转化为带有柔性的多刚体体系统动力学问题，计及了几何非线性的影响，适合于解决梁式结构的动力学问题；一致线性化动力学方法将变形场描述成为变形广义坐标的非线性形式，在适当的阶段线性化，可得到一致线性化动力学方程，自然计及了动力刚化项，适合于柔体的小变形问题。     

弹性支承体与旋转叶片耦合系统的固有频率分析

应用多体系统动力学理论建立弹性支承体与旋转叶片耦合系统的动力学方程 ,在系统稳定运动状态下 ,对耦合系统的动力学方程进行线性化处理 ,然后计算其系统固有频率 ;分析弹性支承体变形对系统固有频率的影响     

大型风力机柔性叶片非线性气弹模态分析

针对风力机尺寸增大,叶片刚柔耦合和气弹耦合特性增强,研究大型风力机转动柔性叶片弯曲与扭转耦合变形下的气弹模态及其稳定性。为准确描述柔性叶片的非线性变形特性,采用"超级单元"将柔性叶片离散成若干个刚体,并由运动副与力元连接构成多体系统,而后通过牛顿-欧拉方程建立叶片非线性动力学方程;气动模型则采用叶素动量理论结合修正的B-L (Beddoes-Leishman, B-L)动态失速模型,计算非定常气动载荷;然后基于变分原理,线性化叶片结构与气动载荷动力学方程,构建转动叶片的气弹线性化状态方程。最后以NREL 5 MW叶片为研究对象,在确定尖速比下,分析大型柔性叶片转动条件下的气弹复模态,计算叶片气弹频率与气弹阻尼比,分析叶片气动阻尼对颤振的影响,探究大型叶片颤振失稳机理。     

柔性机械系统动力学的变形耦合方法

采用弹性广义坐标耦合形式描述柔性构件的变形场 ,引入非线性位移 -应变关系确定新的形函数 ,使柔性体广义变形坐标 -应变成为线性关系 ,采用这种线性形式描述柔性体的应变能。将含变形广义坐标二阶项保留到求出偏 (角 )速度后再线性化 ,根据Kane方程建立了基于小变形的柔性机械系统动力学一致线性化模型。对含柔性梁的急回机构动力学进行了仿真研究。仿真结果表明曲柄在一些特定转速下 ,柔性梁出现失稳 ;在某些转速时 ,柔性梁动响应具有拍频特征。     

计及环境特征的柔性多体系统动力学理论

对柔性体非线性变形场进行了描述,将柔性体变形场表达为直至变形广义坐标的二阶小量的形式,基于Kane方程建立了任意形状柔性体动力学方程。采用Huston的低序体阵列描述多体系统的拓扑结构,以此为基础进行系统的动力学分析,同时依据Kane方程建立了一般柔性多体系统的动力学方程。在建立一般柔性多体系统动力学方程的基础上,研究了计及环境特征的柔性多体系统,将环境特征作为外部约束引入柔性多体系统,建立了带有约束的一般柔性多体系统动力学方程。     

机械系统动力刚化机理分析

采用计及变形约束的非线性运动学分析方法及传统分析方法建立简单柔性机械臂线性化的动力学方程。笔者认为：运动的柔性机械构件春变形运动的耦合产生动力刚化，传统分析方法失去了刚体运动与弹性振耦合的动力刚化项；如果在建立运动学方程时，计及运动学的非线性项，至少要计及振动坐标的二阶小量，将非线性保留到适当阶段，再线性化，熊猫是到一致化性化的动力学方程，这种方法适合于机械系统件的小变形问题，对动力刚化的研究实际     

旋转悬臂梁动力学的B样条插值方法

采用B样条插值方法对旋转悬臂梁的动力学特性进行研究。考虑柔性梁的纵向拉伸变形和横向弯曲变形,计入由于横向弯曲变形引起的纵向缩短,即非线性耦合项。利用B样条插值方法对柔性梁的变形场进行离散。采用Lagrange方程建立系统的动力学方程,并编制旋转悬臂梁动力学仿真软件。进行动力学仿真,将B样条插值方法的仿真结果与假设模态法、有限元法进行比较分析,验证了提出的方法的正确性,并表明B样条插值方法作为变形体离散法在柔性多体系统动力学中具有优良性能和应用价值。     

旋转柔性机械臂的动力学建模

首先采用随体坐标系描述变形位移场,用Green应变理论分析耦合变形,在计入系统的转动惯量、弯曲-拉伸耦合变形和粘性阻尼的影响下,采用微元法从应力应变角度得出机械臂的动力学方程.然后在随体坐标系内采用Galerkin方法离散变形位移场,得出系统的控制方程,分析系统的耦合效应.最后通过数值计算表明,阻尼对于系统的振幅有较大影响.     

柔性空间闭链机构的动力学方程

本文依据模态分析方法研究了空间任意柔性体考虑纵、横、扭变形情况下的变形场,推导出带转动副和移动副连接的柔性多体系统的普遍的动力学方程。该方程考虑了刚弯耦合、刚度耦合及弯扭耦合的动力响应。利用拉氏乘子法,本文得到了一般柔性空间闭链机构的动力学方程。     

作大运动的空间桁架结构动力有限元分析

作大运动的空间桁架,由于运动和变形的耦合将产生动力刚化现象,传统的动力学难以及这种影响,在有限元方法中首次引入单元耦合形函数（阵）将单元弹性位移表示成为单元结点位称的二阶小量形式,利用几何非线性应变－位移关系式,在小变形假设条件下确定单元耦合形函数。根据Ｋａｎｅ方程,运用模态坐标压缩,并通过适当的线性处理,得到了一致线性化的动力学方程,编制空间桁架结构动力刚度有限元分析程序。仿真算例证明理论和算法     

Modal analysis of constrained multibody systems undergoing constant accelerated motions

The modal characteristics of constrained multibody systems undergoing constant accelerated motions are investigated in this paper. Relative coordinates are employed to derive the equations of motion, which are generally nonlinear in terms of the coordinates. The dynamic equilibrium position of a constrained multibody system needs to be obtained from the nonlinear equations of motion, which are then linearized at the dynamic equilibrium position. The mass and the stiffness matrices for the modal analysis can be obtained from the linearized equations of motion. To verify the effectiveness and the accuracy of the proposed method, two numerical examples are solved and the results obtained by using the proposed method are compared with those obtained by analytical and other numerical methods. The proposed method is found to be accurate as well as effective in predicting the modal characteristics of constrained multibody systems undergoing constant accelerated motions.     

计及变形耦合的双连杆柔性机械臂动力学模型

根据连续介质的几何非线性变形原理,结合柔性多体系统建模理论的最新进展,在柔性梁的纵向、横向变形位移中均考虑了横向弯曲变形以及轴向伸缩变形的耦合作用,对一双连杆柔性机械臂系统,将其简化为柔性梁结构,利用有限元法和Lagrange方程,得出不同于传统零次近似方程,也不同于一次耦合动力学方程的新方程, 并可将此方程拓展到多杆机械臂系统。模型包含了二次耦合附加项,并且由于增加了变形耦合量,对柔性梁产生了“软化”作用,使得柔性机械臂模型不同于传统动力学模型。最后,计算仿真说明了这种差异,揭示了新模型的特点和有效性。     

作大范围运动柔性梁的一种碰撞动力学求解方法

研究作大范围运动柔性梁的碰撞动力学问题。针对梁碰撞前、碰撞过程、碰撞后三个阶段,分别建立各阶段的动力学方程。基于柔性多体系统刚柔耦合动力学理论,建立梁无碰撞时的刚柔耦合动力学方程。结合冲量动量法和接触约束法提出一种碰撞动力学求解方法,先以冲量动量法实现运动转换得到协调的碰撞初始条件,再以接触约束法求解碰撞过程。导出系统的刚柔耦合碰撞动力学方程,给出了接触、分离判据,实现三个不同阶段的转换与动力学求解。编制仿真软件,对实例进行动力学仿真,得到系统不同阶段的动力学响应。研究表明,所提碰撞求解方法可以较方便地用于计算柔性多体系统的碰撞问题。梁的柔性、大范围运动及碰撞效应相互耦合,碰撞行为对于柔性多体系统碰撞过程和碰撞后的全局动力学性态均产生较大的影响。     

COMPUTER AIDED ANALYSIS OF FLEXI－BLE MEMBER IN CONSIDERATION OF THE EFFECTS OF DYNAMIC STI－FFEN－ING

ＣＯＭＰＵＴＥＲＡＩＤＥＤＡＮＡＬＹＳＩＳＯＦＦＬＥＸＩ－ＢＬＥＭＥＭＢＥＲＩＮＣＯＮＳＩＤＥＲＡＴＩＯＮＯＦＴＨＥＥＦＦＥＣＴＳＯＦＤＹＮＡＭＩＣＳＴＩ－ＦＦＥＮ－ＩＮＧＣＯＭＰＵＴＥＲＡＩＤＥＤＡＮＡＬＹＳＩＳＯＦＦＬＥＸＩ－ＢＬＥＭＥＭＢＥＲＩ...     

An efficient and accurate dynamic stress computation by flexible multibody dynamic system simulation and reanalysis

This paper presents an efficient and accurate method for dynamic stress computation based on reanalysis in flexible multibody dynamic system simulation. The mode acceleration concept that is widely used in linear strucural dynamics was utilized for accuracy improvement. A mode-acceleration equation for each flexible body is defined and the load term in the right hand side of the equation is represented as a combination of space-dependent and time-dependent terms so that efficient computations of dynamic stresses can be achieved. The load term is obtained from dynamic simulation of a flexible multibody system and a finite element method is used to compute stresses by quasi-static analyses. A numerical example of a flexible four-bar mechanism shows effectiveness of the proposed method for flexible multibody dynamic systems such as linkages and vehicle systems.     

带伸展柔性附件航天器系统动力响应的精细积分算法

带伸展柔性附件航天器的动力学方程是刚 -柔耦合的时变非线性动力学方程 ,用传统方法求解其动力学响应时会遇到很大的困难。精细积分法在求解刚性方程和常系数线性方程时显示出很大的优越性 ,这为柔性体系动力学方程的求解提供了新的工具。本文将精细积分法加以改进 ,并将之应用于刚 -柔耦合系统动力学方程 ,采用带伸展柔性附件航天器系统动力学模型 ,研究结构的动态特征变化规律 ,得出了一些有意义的结论