作大范围运动的平面柔性梁的有限元动力学建模

文中在精确描述柔性梁非线性变形的基础上,利用有限元方法对梁结构进行离散,然后针对具有大范围运动的平面柔性梁结构利用Lagrange方程建立系统的精确动力学方程.该方程在原有一次耦合模型的基础上,增加了新的表征纵向、横向、侧向弯曲变形,以及扭转变形的耦合项.所得方程可用于研究非惯性系下的结构动力学问题,也可用于大范围运动为未知的刚柔耦合问题.     

有大范围运动的柔性矩形板系统动力学建模

柔性矩形板是航天器上广泛应用的典型构件.用有限元法对柔性矩形板进行离散化处理,得到了体坐标系下的结点位移.在给定系统的大范围运动时,得到了柔性矩形板上任意点的速度和加速度,进而,依据Kane方程建立了含有结构阻尼的矩形板系统动力学方程.根据系统动力学方程,给出了数值仿真结果,同时提出了减小柔性体变形的方法.     

柔性多体系统动力学的研究进展与建模方法

随着空间技术和空间应用等领域需求的不断扩大以及机器人技术的发展,使得考虑部件柔性的系统动力学分析的研究备受重视。简述了柔性多体系统动力学的研究进展,讨论了柔性多体系统动力学建模过程中的建模方法、离散化方法以及坐标系的选择,最后总结并展望了柔性多体系统动力学后续要研究的问题。     

含柔性梁机械系统动力学分析的有限段方法

机械系统动态性能的好坏将直接影响系统的安全性与可靠性 ,因此 ,在对机械系统进行动力学分析时 ,计及各部件 (或构件 )变形的影响就显得非常必要 .当系统中含有梁式结构的构件时 (如凸轮机构、连杆机构等 ) ,常应用有限段方法建立系统动力学模型并对其进行动力学分析 .依据Kane方程 ,建立了梁式柔性体动力学的有限段模型 ,并编制了该方法的应用程序 .算例表明 ,有限段方法是分析梁式结构机械系统动态性能的一种简单、有效的方法     

刚-柔性机械臂动力学建模及其动力学特性研究

根据假设模态法,对刚-柔性机械臂系统进行了位形表达及运动学分析.基于Kane方程,建立了刚-柔性机械臂系统的动力学模型.数值仿真结果表明,截取前二阶模态即可满足刚-柔性机械臂系统的精度要求;分析了柔性机械臂的结构参数、材料参数和驱动力矩对其动力学特性的影响.研究结果表明:通过采用矩形截面,采用较大弹性模量的材料,减小外部施加的驱动力矩,避免驱动力矩产生突变,可以有效地提高刚-柔性机械臂系统的动力学性能.     

基于小变形的柔性多体系统动力学建模方法研究

引入非线性变形场描述,建立了基于小变形的柔多体系统动力学模型,解决了传统动力学建模方法存在的对变形广义坐标过早线性化的缺陷。对旋转梁式构件进行了动力学仿真,仿真结果表明传统方法不适合用于高速旋转的柔性体动力学建模,本文提出的动力学模方法为解决实际工程中各种复杂结构动力学分析提供了有力工具。     

一般柔性体连续系统的动力学建模方法

基于Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理,建立了考虑刚弹耦合作用的一般柔性体连续系统的动力学模型,并针对在水平面内作大范围回转运动的柔性梁,在Ｅｕｌｅｒ－Ｂｅｒｎｏｕｌｉ梁模型的假设前提下,根据轴向不可伸长的柔性梁的几何约束条件,采用假设模态法,推导出柔性梁有限维离散化动力学方程。研究表明,作大范围回转运动的柔性梁,由于运动和变形的耦合将产生动力刚化现象。文中最后给出了仿真算例,验证了该方法的有效性。     

机器人柔性臂动力学有限元建模方法的研究

动力学建模问题一直是困扰机器人柔性臂研究和应用的一个尚未圆满解决的关键问题。针对上前机器人柔性臂动力学建模的研究和发展状况，重点研究了柔性臂动力学的有限元建模问题，力求建模简单方便有效，以便于进行动力学分析和控制问题的研究。     

柔性航天器的模态综合-混合坐标动力学建模

针对由中心体和柔性附件组成的柔性航天器，采用混合坐标法，通过伪坐标形式的拉格朗日方程，建立了全柔性航天器的混合坐标动力学方程。建模中采用模态综合理论的方法，由航天器结构的弹性正则模态和静变形模态组成的模态集表示结构变形，以便更有效的将结构变形的影响引入到航天器的动力学模型中。文中用由盒形中心体和两帆板组成的假想航天器系统为例，以此系统的有限元动力学模型为基准，比较了采用弹性正则模态和静变形模态的模态综合建模和单纯采用弹性正则模态的常规建模时得到的系统特征频率，表明引入了静变形模态以后，所得到的动力学模型能更好反映柔性航天器的动力学特性。     

柔性多体动力学的建模与计算

本文在对柔性多体动力学发展略作回顾的基础上，采用ｄ＇Ａｌｅｍｂｅｒｔ－Ｌａｇｒａｎｓｅ原理，对由基座、（ｎ－１）个柔性连杆及端部负载组成、相互之间由柱铰联结的柔性链式多体系统进行理论建模；柔性杆模态取三维梁单元进行有限元离散；算法上选用Ｇｅａｒ算法克服柔体动力学微分方程的刚性（Ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）问题。成功地进行了一种工况的失重柔性机械臂的动力学数值计算，为在其上进一步实施控制打下了良好的基础。     

大型刚-柔耦合动力学系统建模中柔性梁的非线性变形研究

在一次耦合模型变形模式的基础上,根据大型刚-柔耦合动力学系统中柔性梁的结构特点,从连续介质力学原理出发,在柔性梁的纵向变形中计及了变形的二次耦合项;在空间柔性梁的3个方向变形中均考虑了变形的相互耦合作用及轴向扭转效应,得出了描述柔性体变形的较为精确的几何非线性变形模式。从变形位移-应变关系出发,对一次耦合模型和文中模型的剪应变进行了分析,在相同的简化下,对平面柔性梁,采用文中模型得出的剪应变为零;对空间柔性梁,采用文中模型得出的剪应变值小于一次耦合模型,从而说明采用文中模型更有理由忽略剪切效应,符合细长梁的建模理论。     

基于绝对节点坐标法的三维柔性旋转梁动力特性分析

主要研究了三维柔性旋转梁的动力特性.采用绝对节点坐标法和几何非线性变形假设,基于一般连续介质理论,建立三维柔性梁的非线性动力学模型;基于摄动理论,结合浮点坐标方法,采用线性化技术,建立柔性旋转梁的振动频域分析模型.对柔性梁自由单摆进行时域仿真,并分析了不同转速下三维柔性旋转梁的频域特性.结果表明,随着转速增加梁的动力刚...     

城市道路柔性路面路拱曲线的探讨

关于城市道路柔性路面路拱曲线 ,设计部门所采用的各不相同 ,讨论确定了选用路拱曲线应考虑的各种因素 ,并对路拱曲线应满足的各项指标进行了详细计算、对比 ,最终推荐出了合理的路拱曲线公式     

简支柔性梁的非线性动力学和分叉

研究了轴向激励作用下简支柔性梁的非线性动力学和分叉,导出了简支梁在参数激励作用下具有五次非线性项的运动方程,分析了局部分叉和稳定性．利用多尺度法得到了柔性梁的平均方程,借助于数值方法研究了柔性梁的局部分叉．     

柔性两轮移动机器人动力学建模及模型分析

针对两轮机器人腰部柔性的结构特点,以柔性多体系统动力学理论为基础,设计了柔性两轮移动机器人,并根据假设模态法,将其抽象为平面柔性三连杆系统,利用D'Alembert-Lagrange原理建立了柔性机器人的动力学模型,得到了以机器人本体的3个杆的倾斜角度和左右轮的转角为参量的系统动力学方程和系统腰部柔性连杆的振动方程.给出了数学模型推导的具体步骤,并对该模型做了仿真分析.结果表明,该模型为柔性机器人的运动及控制研究提供了理论依据.     

双连杆弹性机械臂悬臂梁模式动力学方程

以竖直平面内双连杆弹性机械臂Bernoulli-Euler梁为对象,用Lagrange方程建立了双连杆弹性机械臂悬臂梁模式分布参数动力学方程,并进行离散化,得出可进行数值仿真的动力学方程.     

计及柔性的移动机械手动力学建模现状与展望

针对柔性移动机械手动力学建模的问题,介绍了常见的基于Lagrange方程的方法、Kane方法、旋转代数法和Newton-Euler方法等,对于各种动力学建模的方法进行了分析对比,指出了各种方法的优缺点,揭示了不同建模方法存在的问题.根据不同的应用背景,进一步明确了在考虑系统柔性的前提下,移动机械手动力学建模的关键技术和发展趋势,这对包含柔性体在内的多体系统,尤其是空间多体系统和复杂机构的分析控制有一定的参考价值.     

考虑关节弹性的柔性机械臂系统动力学方程的确定

以双柔性机械臂系统为例,研究其在重力平面内运动,且考虑关节弹性的动力学问题,建立了独立坐标形式的拉格朗日方程．去掉弹性效应后,运动方程可退化为刚性连杆模型下的结果．     

具有弹性关节的柔性杆机械手动力学方程及其数值模拟

以单杆柔性机械手为例，提出建立具有弹性关节的柔性机械手动力学方程的新方法，并将这种方法与刚度矩阵法对指端误差的影响进行比较。此法可推广到具有弹性关节的柔性多杆机械手中。