多柔体系统刚柔耦合动力学有限单元法

传统的多柔体系统动力学建模理论,往往基于小变形线性动力学的基本假定,采用线性的Cauchy应变理论描述应变—位移关系。但是,对于具有刚性旋转的位移场来说,Cauchy应变理论并不适用。本文采用Green-Lagrange应变理论,描述有大位移运动的梁单元的非线性位移—应变关系,通过对应变能的分析和线性化处理,建立起相对变形坐标一阶精确的一致线性化的多柔体系统有限元模型,仿真算例的结果验证了该方法的有效性和结构中的几何非线性对系统动力学响应的重要作用。     

多柔体系统刚柔耦合动力学有限单元法

传统的多柔体系统动力学建模理论 ,往往基于小变形线性动力学的基本假定 ,采用线性的Cauchy应变理论描述应变—位移关系。但是 ,对于具有刚性旋转的位移场来说 ,Cauchy应变理论并不适用。本文采用Green Lagrange应变理论 ,描述有大位移运动的梁单元的非线性位移—应变关系 ,通过对应变能的分析和线性化处理 ,建立起相对变形坐标一阶精确的一致线性化的多柔体系统有限元模型 ,仿真算例的结果验证了该方法的有效性和结构中的几何非线性对系统动力学响应的重要作用。     

平面柔性梁有限元动力学模型

提出一种在绝对坐标系中建立小应变有限转动平面梁动力学方程的有效方法。梁的位移用统一的绝对坐标描述 ,把位移分解成变形和刚体位移。根据哈密顿原理建立小变形小应变梁有限元动力学方程。该法用于多柔体系统动力学建模具有简洁、易于编制通用程序特点 ,数值示求解不存在严重的病态 ,算例表明方法有效可靠。     

平面柔性梁有限元动力学模型

提出一种在绝对坐标系中建立小应变有限转动平面梁动力学方程的有效方法，梁的位移用统一的绝对坐标描述，把位移分解成变形和刚体位移，根据哈密顿原理建立小变形小应变梁有限元动力学方程。该法用于多柔体系统动力学建模具有简洁，易于编制通用程序特点，数值示求解不存在严重的病态，算全表明方法有效可靠。     

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。     

含动力刚化项的一般多柔体系统动力学研究

为获取柔性体的动力刚化项,将任意形状柔性体的非线性变形场表达为直至广义坐标的二阶小量形式．在小变形条件下,用Green应变张量得到了柔性体的耦合形函数．把约束引入多柔体系统,依据Kane方程建立了包含动力刚化项的一般柔性多体系统动力学方程．通过数值仿真算例,界定了传统多柔体系统动力学建模方法的适用范围．     

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。     

具有有限弹性变形部件的多体系统动力分析

本文主要论述了具有有限弹性变形部件的多体系统非线性动力学控制方程。方程中包含几何非线性和惯性非线性两方面的因素。几何非线性是考虑了应变-位移关系式中的二次项,在采用计及剪切和截面回转惯性的Timoshenko梁单元的情况下得到一个新的几何非线性刚度阵,而惯性非线性则是考虑了部件大幅度的转动。文中采用欧拉参数来描述部件参考系的转动。三个数值例子是用来考察上述因素在系统瞬态响应中的影响。     

基于小变形的柔性多体系统运动学分析

多体系统中柔性体运动一般分为体参考系的范围运动和变形运动。在多数场合,柔性体的变形运动是较小的,可以用对变形广义坐标线性化的动力学方程描述系统动力学行为。但是,目前通用的一些动力学建模方法用于柔性体动力学建模时,存在过早线性化缺陷,导致最终的动力学方程遗失了一些重要的刚柔耦合项。本文采用非线性变形场描述,计及含有变形广义坐标及其导数的二阶小量项,将这种非线性保留到求出偏速度后,再线性化,建立了柔性     

并联机器人多柔体系统协同建模与动力学仿真

基于协同的思想,提出了一种对机构的多柔体动力学进行建模和仿真的方法．以多体系统动力学为基础,建立了柔性机构的空间动力学方程．利用多体动力学仿真软件ADAMS和有限元分析软件ANSYS建立了3-TPT型并联机器人的多柔体动力学仿真模型,并对所建立的模型进行了动力学仿真研究．为了更加准确地说明分析结果,分别将刚性体和柔性体仿真结果进行对比,结果表明：由于杆件的柔性特点,其受力表现出了高度的非线性,这与实际相符．多柔体系统的仿真结果能更真实、准确地反映出并联机器人的实际运动特性,能够更准确地预测机构性能．这种方法为并联机器人的设计和优化提供了一种有效的分析方法．     

非线性大弹性材料的位移分析

本篇短文阐述混合有限元理论在非线性，大变形和大应变条件下的运动关系及常用虚位移原理，并采用随机拉格朗日－欧拉方程分析有限元网格和材料单元的位移。     

提高应变片式位移传感器线性度的方法

针对应变片式位移传感器位移量大。应变和位移关系是非线性的特点，提出了一种新的提高线性度的方法。该方法采用双弹性片结构。用二次函数近似代替非线性应变，用4个应变片接成全桥检测电路。通过选取合适的参数，提高了位移传感器的线性度。实验验证该方法是有效的。     

考虑耦合变形的无轴承旋翼气弹稳定性分析

无轴承旋翼存在强烈的非线性扭转-弯曲耦合变形。推导了桨叶的非线性应变-位移关系,应用Hamilton原理建立了多路传力的无轴承旋翼桨叶运动的有限元方程,气动力模型采用二维准定常片条理论,考虑了耦合变形对桨叶轴向弹性位移的影响,并构造了一个新的15自由度梁单元,分析了悬停状态下的无轴承旋翼气弹稳定性。数值结果表明:考虑耦合变形对轴向弹性位移的影响可以提高悬停状态下的无轴承旋翼气弹稳定性分析的精度。     

弹性单体初值问题的拟变分原理及其应用

单柔体动力学是多柔体动力学的基础,把单柔体动力学的理论研究好了,多柔体动力学的理论也就水到渠成了;另外,单柔体动力学还有它独特的重要应用.文章应用简捷的方法,建立了非保守单柔体动力学的卷积型拟变分原理,推导了非保守单柔体动力学的卷积型拟变分原理的拟驻值条件.以弹性拦截器为例说明了变形速度对弹性单体运动轨迹和运动姿态的影响,研究了弹性单体的动力特性.讨论了解析法与数值法的互补特性.     

柔性结构非线性分析的杆单元有限元法

本文根据非线性弹性理论，采用拉格朗日坐标描述法，在三维整体坐标系下，直接根据应变的定义建立了精确应变的非线性几何关系，从而可以考虑任意次高阶位移的影响，得到了轴向应力应变的直接关系，根据虚功原理推导了杆单元非线性有限元增量方程及切线刚度矩阵，利用Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ法进行了实例计算，结果表明本法精度很高，适合于柔性结构分析，设计时采用。     

柔性多体系统动力学——有限段方法

采用有限段方法建立柔性梁式的离散模型，基于Ｋａｎｅ方程的Ｈｕｓｔｏｎ方法建立柔性多体系统学方法，该方程计入了梁式构件的几何非线性变形的惯性影响，在求解过程中，引入了相对位移的模态变换以提高计算效率，通过典型实验验证了有限段方法可解决具有几何非线性变形的柔性梁式构件的多体系统的动力学问题。     

高速飞行器壁板热颤振的非线性动力学分析

研究了高超声速飞行器壁板热颤振的非线性动力学问题。应变-位移关系基于Von-Karman薄板大变形理论,采用三阶活塞理论计算气动力,利用Hamilton原理建立了高超音速气流中热环境下二维壁板颤振模型。用Galerkin方法在模态空间对非线性壁板颤振方程进行离散化。运用李普诺夫理论判断受热壁板颤振的临界流速。采用数值方法在时域内求解受热壁板在高超声速气流中气动力作用下的颤振响应,分析来流速度和热效应对壁板颤振稳定性和壁板颤振边界的影响。     

履带车辆的一种动力学建模

研究了履带车辆的动力学建模.将履带式车辆处理为三大刚体系统:即车体和左右两侧履带系统.其中将履带简化为柔索约束,并用"冰刀+车轮"的模式对履带约束进行了数学描述,采用多刚体系统理论建立履带车辆的力学模型.其模式对履带约束的数学描述属于一阶线性非完整约束,用描述非完整系统的Routh方程建立了履带车辆的力学模型.     

带有转动附件的多柔体簇系统动力学拟变分原理及其应用

应用混合坐标法对多柔体簇系统进行运动学描述,得到附件和根体的动能,建立带有转动附件多柔体簇系统动力学拟变分原理.并推导其拟驻值条件对变分原理进行检验.最后,应用多柔体簇系统动力学拟Hamilton原理的拟驻值条件建立具有两个相同且对称安装的挠性附件的空间飞行器附件振动微分方程.     

履带车辆的一种动力学建模

研究了履带车辆的动力学建模．将履带式车辆处理为三大刚体系统：即车体和左右两侧履带系统．其中将履带简化为柔索约束，并用“冰刀 车轮”的模式对履带约束进行了数学描述，采用多刚体系统理论建立履带车辆的力学模型．其模式对履带约束的数学描述属于一阶线性非完整约束，用描述非完整系统的Routh方程建立了履带车辆的力学模型．