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考虑刚弹耦合作用的柔性多体连续系统动力学建模 被引量:1
1
作者 刘才山 陈滨 王示 《力学与实践》 CSCD 北大核心 1999年第6期21-25,共5页
基于Hamilton原理建立起一般柔性体连续系统的动力学建模方法,进而以水平面内作大范围回转运动的柔性梁为例,在Euler-Bernoulli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;推导出作大范围... 基于Hamilton原理建立起一般柔性体连续系统的动力学建模方法,进而以水平面内作大范围回转运动的柔性梁为例,在Euler-Bernoulli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;推导出作大范围刚体运动的柔性梁连续系统的一致线性化振动微分方程.采用假设模态法对其离散化,导出考虑刚弹耦合作用的柔性梁有限维离散化动力学模型.最后给出仿真算例,验证了该方法的有效性. 展开更多
关键词 耦合 柔性多体系统 动力学 建模
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刚-柔耦合多体系统动力学建模与数值仿真 被引量:26
2
作者 杨辉 洪嘉振 余征跃 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第4期402-408,共7页
柔性多体系统动力学传统的混合坐标建模方法忽略了变形位移的高次耦合变形量 ,是一种零次近似方法 [1 ] ,其适用范围受到限制。本文以中心刚体、柔性梁及末端质量组成的刚柔耦合系统为对象 ,考虑了有粘性阻尼及风阻的情况。在柔性梁的... 柔性多体系统动力学传统的混合坐标建模方法忽略了变形位移的高次耦合变形量 ,是一种零次近似方法 [1 ] ,其适用范围受到限制。本文以中心刚体、柔性梁及末端质量组成的刚柔耦合系统为对象 ,考虑了有粘性阻尼及风阻的情况。在柔性梁的纵向变形位移中计及了横向位移引起的轴向变形 ,并采用有限元方法和 Hamilton变分原理导出了系统的刚柔耦合一次近似的动力学方程。该方程充分计及了中心刚体的大范围运动与柔性梁的弹性变形运动的相互耦合 ,并采用一致的方法引入了阻尼因素。文中最后提供了一个比“动力刚化”问题更具有一般性的仿真计算反例 ,进一步说明了零次近似方法在处理某些刚 -柔耦合动力学问题时的缺陷 。 展开更多
关键词 -柔耦合 多体系统动力学 建模 数值仿真 数学模型 有限元法 风阻 有粘性阻尼
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动力刚化与多体系统刚-柔耦合动力学 被引量:36
3
作者 洪嘉振 蒋丽忠 《计算力学学报》 CAS CSCD 1999年第3期295-301,共7页
首先指出当前柔性多体系统动力学的大量工程研究背景,在回顾柔性多体系统动力学研究进展后指出动力刚化的现象揭示了刚-柔耦合的零次建模方法的局限,认为进一步深入进行柔性多体系统刚-柔耦合动力学的研究是多体系统动力学研究的新... 首先指出当前柔性多体系统动力学的大量工程研究背景,在回顾柔性多体系统动力学研究进展后指出动力刚化的现象揭示了刚-柔耦合的零次建模方法的局限,认为进一步深入进行柔性多体系统刚-柔耦合动力学的研究是多体系统动力学研究的新阶段。文末提出了刚-柔耦合动力学的研究任务。 展开更多
关键词 柔性多体系统 -柔耦合 动力 动力学
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考虑刚体运动与弹体变形耦合效应的旋转导弹动力学建模 被引量:5
4
作者 陈尔康 廖欣 +1 位作者 高长生 荆武兴 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期2159-2171,共13页
旋转导弹结构细长,具有较大弹性,结构低频振动易与刚体运动相互耦合。为更好地研究旋转导弹的动力学特性,对考虑刚体运动与弹体变形耦合效应的旋转导弹动力学建模问题展开研究。引入瞬态坐标系,在该坐标系下利用拉格朗日方程建立弹性旋... 旋转导弹结构细长,具有较大弹性,结构低频振动易与刚体运动相互耦合。为更好地研究旋转导弹的动力学特性,对考虑刚体运动与弹体变形耦合效应的旋转导弹动力学建模问题展开研究。引入瞬态坐标系,在该坐标系下利用拉格朗日方程建立弹性旋转导弹的惯性耦合完整模型。该模型考虑了弹性变形对质量特性的影响,能够完整描述刚体运动和弹性变形间的耦合效应。在不同假设下,将惯性耦合完整模型简化后可得到弹性耦合简化模型和非惯性耦合模型。仿真分析结果表明:相对于其他两种简化模型,惯性耦合完整模型能够更全面地描述旋转导弹的运动,而刚体运动与弹体变形耦合效应在旋转导弹建模和分析中不可忽略,需要加以考虑;在旋转导弹运动稳定情况下,3种模型的差别主要体现在姿态运动上,而在弹性变形上的差别可以忽略。 展开更多
关键词 旋转导 运动与变形耦合效应 性变形 惯性耦合 动力学建模 飞行动力学 锥形运动
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末敏弹刚柔耦合系统动力学模型及仿真 被引量:12
5
作者 郭锐 刘荣忠 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期10-14,共5页
基于Kane方法建立了末敏弹刚柔耦合系统动力学模型并进行了仿真计算。模型将降落伞处理为柔性体,并用模态展开法表达降落伞的弹性位移,用混合坐标来表达降落伞的位置,进行末敏弹系统的运动学分析。选取与末敏弹系统姿态相关的10个广义坐... 基于Kane方法建立了末敏弹刚柔耦合系统动力学模型并进行了仿真计算。模型将降落伞处理为柔性体,并用模态展开法表达降落伞的弹性位移,用混合坐标来表达降落伞的位置,进行末敏弹系统的运动学分析。选取与末敏弹系统姿态相关的10个广义坐标,引入偏速度,分别推导相应的广义惯性力、广义主动力和广义内力。根据Kane方法的多柔体动力学理论,建立了10自由度的末敏弹系统刚柔两体动力学方程。利用该模型,用MATLAB进行编程计算,得到了某型末敏弹系统稳态扫描段的弹道结果,为末敏弹系统的总体设计提供参考。 展开更多
关键词 机械学 耦合系统 末敏 动力学模型 KANE方法
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刚-弹惯性耦合下变形体动力学响应分析 被引量:8
6
作者 潘振宽 洪嘉振 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 1994年第1期41-46,共6页
本文以绕定轴转动弹性梁为对象对其在刚-弹惯性耦合下的动力学响应进行数值分析,并与传统的准静态分析方法,线弹性动力学分析方法在理论与数值上进行比较。对所研究的对象用Jourdain变分原理建立动力学方程,用一致质量有限... 本文以绕定轴转动弹性梁为对象对其在刚-弹惯性耦合下的动力学响应进行数值分析,并与传统的准静态分析方法,线弹性动力学分析方法在理论与数值上进行比较。对所研究的对象用Jourdain变分原理建立动力学方程,用一致质量有限单元法对弹性梁进行离散;用正则振动模态降低弹性自由度数目。通过数值计算比较说明传统分析方法的局限性。 展开更多
关键词 -耦合 变形 动力学分析
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刚柔耦合多体系统动力学模型的数值解法 被引量:2
7
作者 陆志华 黄承绪 孙世基 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第6期65-68,共4页
刚柔耦合多体机械系统动力学微分方程组具有刚性和高频振荡的特点.Gear法通常被认为是求解刚性常微分方程组的经典方法,但当微分方程具有高频振荡的特点时,Gear法失效,因为它不具备A稳定性区域.隐式Runge-Kutt... 刚柔耦合多体机械系统动力学微分方程组具有刚性和高频振荡的特点.Gear法通常被认为是求解刚性常微分方程组的经典方法,但当微分方程具有高频振荡的特点时,Gear法失效,因为它不具备A稳定性区域.隐式Runge-Kutta方法是具有A稳定性区域的方法,但它带来了巨大的计算量.文中用Gil法求解该动力学方程组,效果较理想. 展开更多
关键词 多体系统 动力学 耦合 数值解 机械系统
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考虑刚-柔-热耦合的板结构多体系统的动力学建模 被引量:4
8
作者 张炜华 刘锦阳 《动力学与控制学报》 2016年第5期438-447,共10页
对热载荷作用下中心刚体与大变形薄板多体系统的动力学建模问题进行研究.基于Kirchhoff假设,从格林应变和曲率与绝对位移的非线性关系式出发,推导了非线性广义弹性力阵,用绝对节点坐标法建立了大变形矩形薄板的有限元离散的动力学变分方... 对热载荷作用下中心刚体与大变形薄板多体系统的动力学建模问题进行研究.基于Kirchhoff假设,从格林应变和曲率与绝对位移的非线性关系式出发,推导了非线性广义弹性力阵,用绝对节点坐标法建立了大变形矩形薄板的有限元离散的动力学变分方程.为了考虑刚体姿态运动、弹性变形和温度变化的相互耦合作用,推导了热流密度与绝对节点坐标之间的关系式.引入系统的运动学约束方程,建立了中心刚体-矩形板多体系统的考虑刚-柔-热耦合的热传导方程和带拉格朗日乘子的第一类拉格朗日动力学方程.为了有效地提高计算效率,将改进的中心差分法和广义-α法相结合,求解热传导方程和动力学方程,差分后的方程通过牛顿迭代法耦合求解.对刚-柔耦合和刚-柔-热三者耦合两种模型的仿真结果进行比较表明,刚体运动对温度梯度和热变形的影响显著.此外,本文建模方法考虑了几何非线性项,因此也考虑了热膨胀引起的轴向变形对横向变形的影响. 展开更多
关键词 大变形薄板多体系统 -柔-热耦合 改进的中心差分法
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柔性多体系统中的刚-柔耦合动力学
9
作者 蒋丽忠 罗小勇 +1 位作者 周凌宇 刘小洁 《长沙铁道学院学报》 CSCD 北大核心 2001年第1期29-33,84,共6页
基于 Von- Karman变形理论 ,描述了弹性梁中面的耦合变形和大范围刚体运动之间的耦合 ,利用 Jourdain速度变分原理和单向递推建模方法建立了由梁式构件组成的树状柔性多体系统的程式化耦合动力学方程 。
关键词 耦合变形 耦合动力学 大范围运动 单向递推建模 柔性多体系统
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刚-柔-热耦合多体系统的动力学分析 被引量:5
10
作者 王捷 刘锦阳 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第5期501-507,624,共7页
本文研究了柔性多体系统刚-柔-热耦合动力学特性。以哈勃天文望远镜(HST)为研究对象,基于柔性多体系统动力学理论,考虑了柔性附件弹性变形引起的热辐射边界条件的变化,建立了中心刚体和太阳能毯柔性附件多体系统的刚-柔-热耦合的动力学... 本文研究了柔性多体系统刚-柔-热耦合动力学特性。以哈勃天文望远镜(HST)为研究对象,基于柔性多体系统动力学理论,考虑了柔性附件弹性变形引起的热辐射边界条件的变化,建立了中心刚体和太阳能毯柔性附件多体系统的刚-柔-热耦合的动力学方程。通过对热载荷作用下哈勃天文望远镜多体系统的数值仿真研究了热辐射角、阻尼系数、比热容、支撑梁、太阳能毯之间的轴向力等参数对于柔性附件热颤振的影响;并提出增加结构阻尼、减小支撑梁和太阳能毯之间的轴向力、选择阻尼系数和比热容均较大的支撑梁材料、采用柔度较大的主体桶材料等改善热颤振的措施。 展开更多
关键词 柔性多体系统 -柔-热耦合动力学 热颤振
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考虑刚-液耦合的大幅晃动多体系统动力学建模与分析 被引量:5
11
作者 张诗琪 刘锦阳 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第18期109-117,共9页
该研究考虑刚-液耦合,建立大幅晃动多体系统的动力学模型。基于光滑粒子群方法(SPH方法)建立了非惯性系下大幅晃动液体的运动方程,液体边界条件采用虚粒子法,保证边界处不可穿透,从而改进了液体自由表面的计算精度。为了解决传统的排斥... 该研究考虑刚-液耦合,建立大幅晃动多体系统的动力学模型。基于光滑粒子群方法(SPH方法)建立了非惯性系下大幅晃动液体的运动方程,液体边界条件采用虚粒子法,保证边界处不可穿透,从而改进了液体自由表面的计算精度。为了解决传统的排斥力法计算液体作用于刚体边界的晃动力和晃动力偶矩存在的精度不足问题,提出了一种新的计算晃动力和晃动力偶矩的方法,通过计算各粒子绝对加速度,得到粒子的达朗贝尔惯性力的主矢和对刚体质心的主矩,利用达朗贝尔原理计算得到向质心简化的晃动力和晃动力偶矩,建立了考虑刚-液耦合的充液刚体的动力学方程。在此基础上引入刚体之间的运动学约束关系,建立多体系统的动力学方程。通过液体晃动与制动液罐车两个算例,验证了建模方法的有效性。 展开更多
关键词 充液多体系统 大幅晃动 -液耦合
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应用Lagrange方程研究刚弹耦合动力学 被引量:5
12
作者 梁立孚 宋海燕 郭庆勇 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期456-460,共5页
如何将Lagrange方程应用于连续介质力学,一直是学术界关注的理论课题。Lagrange方程建立和应用都涉及变分学,从变分学的基本理论研究做起,是研究这类问题的一条可行的途径。应用变导的概念和运算法则,研究了Lagrange方程中的求导的性质... 如何将Lagrange方程应用于连续介质力学,一直是学术界关注的理论课题。Lagrange方程建立和应用都涉及变分学,从变分学的基本理论研究做起,是研究这类问题的一条可行的途径。应用变导的概念和运算法则,研究了Lagrange方程中的求导的性质,进而成功地将Lagrange方程应用于弹性动力学。根据功能原理和能量守恒定律,给出刚弹耦合动力学的动能和势能,应用Lagrange方程,建立了刚弹耦合动力学的控制方程。这类研究在航天、航空、航海和机器人动力学中,都有重要应用。 展开更多
关键词 LAGRANGE方程 变导 动力学 耦合动力学
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含动力刚化项的一般多柔体系统动力学研究 被引量:3
13
作者 金国光 刘又午 +1 位作者 王树新 张大钧 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期101-103,共3页
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... 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. 展开更多
关键词 多柔性系统 耦合形函数 动力 约束 动力学
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刚-柔耦合动力学系统的建模理论研究 被引量:45
14
作者 刘锦阳 洪嘉振 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第3期408-415,共8页
刚-柔耦合动力学系统的传统的混合坐标方法是零次近似方法,在建模过程中,直接套用的结构动力学的小变形假设,忽略了变形位移的高次耦合变形量.本文对柔性梁建立较零次近似更精确的高次耦合动力学模型,从连续介质力学理论出发,在变形... 刚-柔耦合动力学系统的传统的混合坐标方法是零次近似方法,在建模过程中,直接套用的结构动力学的小变形假设,忽略了变形位移的高次耦合变形量.本文对柔性梁建立较零次近似更精确的高次耦合动力学模型,从连续介质力学理论出发,在变形位移中,计及横向位移引起的轴向缩短,导出变形位移的二次耦合量.用一致质量有限元方法对梁进行离散,基于Jourdain速度变分原理导出大范围运动为自由的柔性梁的刚-柔耦合动力学方程.计算了柔性重力摆的角速度和摆端点的横向变形,揭示零次近似模型和耦合模型的刚-柔耦合动力学性质的根本差异. 展开更多
关键词 -柔耦合动力学系统 耦合变形量 建模理论 小变形 柔性梁 连续介质力学 有限元法 Jourdain速度变分原理 重力摆
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刚柔耦合系统动力学研究进展 被引量:41
15
作者 洪嘉振 尤超蓝 《动力学与控制学报》 2004年第2期1-6,共6页
首先简要回顾了柔性多体系统动力学前期研究的3个阶段,针对传统零次近似模型的缺陷提出了新的建模理论,并在新的一次近似耦合模型的基础上,就“动力刚化”问题和刚柔耦合动力学问题中的离散化方法与实验等方面进行研究;研制了供理论研... 首先简要回顾了柔性多体系统动力学前期研究的3个阶段,针对传统零次近似模型的缺陷提出了新的建模理论,并在新的一次近似耦合模型的基础上,就“动力刚化”问题和刚柔耦合动力学问题中的离散化方法与实验等方面进行研究;研制了供理论研究和动力学现象揭示的实验平台.文中对所取得的研究成果进行介绍,文末对今后的研究方向进行了展望。 展开更多
关键词 耦合系统 系统动力学 建模理论 变形理论 柔性多体系统
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刚柔耦合系统动力学建模及分析 被引量:11
16
作者 胡振东 洪嘉振 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 1999年第10期1087-1093,共7页
准确预测经历大范围刚体运动和弹性变形的柔性体的行为,是当前柔性多体系统动力学领域关注的主要课题· 基于线性理论的传统方法由于无法计及动力刚化效应,导致在许多实际应用中得到错误的结果· 本文从离心力势场的概念出发... 准确预测经历大范围刚体运动和弹性变形的柔性体的行为,是当前柔性多体系统动力学领域关注的主要课题· 基于线性理论的传统方法由于无法计及动力刚化效应,导致在许多实际应用中得到错误的结果· 本文从离心力势场的概念出发,应用Hamilton原理建立了具有动力刚化效应的刚柔耦合系统的运动方程,证明了该方程解的周期性,并采用了Frobenius方法给出了其精确解的一般形式· 通过算例分析了刚体运动对弹性运动的模态和频率的影响· 展开更多
关键词 耦合系统 建模 动力学 柔性多体系统
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充液系统刚-液耦合动力学功能型拟变分原理 被引量:3
17
作者 梁立孚 刘宗民 郭庆勇 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期1514-1519,共6页
随着火箭运载能力、卫星工作寿命和深空探测器任务复杂度的不断提高,液体推进剂占航天器总质量的比重也不断增加,充液系统动力学成为理论界关注的课题.应用功能转换原理和能量守恒定律,通过耦合流体动力学功能型拟变分原理和刚体动力学... 随着火箭运载能力、卫星工作寿命和深空探测器任务复杂度的不断提高,液体推进剂占航天器总质量的比重也不断增加,充液系统动力学成为理论界关注的课题.应用功能转换原理和能量守恒定律,通过耦合流体动力学功能型拟变分原理和刚体动力学功能型拟变分原理,建立充液系统刚-液耦合动力学功能型拟变分原理.文中研究了航天器充液贮箱液固耦合机理,对建立液体大幅晃动等效力学模型提供理论支持. 展开更多
关键词 拟变分原理 动力学 动力学 -液耦合动力学 充液系统
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车辆系统刚柔耦合动力学方法研究 被引量:9
18
作者 徐凯 李芾 安琪 《机车电传动》 北大核心 2014年第6期24-27,30,共5页
对刚柔耦合多体动力学的发展及研究现状进行回顾,对刚柔耦合动力学的基本建模方法进行总结,并建立了刚柔耦合动力学方程。基于近些年刚柔耦合的计算结果,进行了较为全面的概括、分析和总结,并简要展望了刚柔耦合动力学的发展趋势。
关键词 耦合 多体系统动力学 基本建模方法 车辆系统
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基于多体动力学的弹-伞系统动态特性仿真 被引量:2
19
作者 曹旭平 宋荣昌 +1 位作者 刘明杰 张小敏 《探测与控制学报》 CSCD 北大核心 2007年第1期41-43,51,共4页
着重对一种弹-伞系统的动态特性进行了仿真计算。计算时,以刚体弹道代替传统的质点弹道,利用多体动力学方法作理论分析,在Solid Works和MSC.Aadms中建立系统的动力学模型,进而进行了弹-伞系统的动态特性仿真,主要是过载仿真计算。与理... 着重对一种弹-伞系统的动态特性进行了仿真计算。计算时,以刚体弹道代替传统的质点弹道,利用多体动力学方法作理论分析,在Solid Works和MSC.Aadms中建立系统的动力学模型,进而进行了弹-伞系统的动态特性仿真,主要是过载仿真计算。与理论计算比较,结果相近,证明了仿真计算的可靠性。 展开更多
关键词 -伞系统 多体动力学 动力学模型
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复杂柔性多体系统耦合动力学的键合图法 被引量:3
20
作者 王中双 陆念力 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第11期33-38,共6页
为提高多能域耦合复杂平面连杆机构系统动力学分析的效率及可靠性,提出了键合图法.阐述了非惯性系下综合考虑刚、弹性及多能域相互耦合的平面柔性多体系统键合图模型的建立方法,推导出便于计算机自动生成的完整形式的系统状态方程及运... 为提高多能域耦合复杂平面连杆机构系统动力学分析的效率及可靠性,提出了键合图法.阐述了非惯性系下综合考虑刚、弹性及多能域相互耦合的平面柔性多体系统键合图模型的建立方法,推导出便于计算机自动生成的完整形式的系统状态方程及运动副约束反力方程的统一公式.将约束反力视做未知势源加在系统键合图相应的0-结处,克服了微分因果关系及非线性结型结构所带来的难以解决的代数问题,实现了计算机自动建模及仿真.最后通过实际算例验证了所述方法的有效性. 展开更多
关键词 键合图 耦合动力学 平面柔性多体系统 非惯性系
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