具有刚-柔-液-控耦合的航天器动力学研究进展 被引量：19

1

作者 岳宝增 宋晓娟 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2013年第1期163-173,共11页

从现代复杂航天器姿态非线性动力学、液体燃料晃动动力学与控制问题、航天器刚–柔耦合系统动力学建模问题、航天器刚–液耦合动力学、航天器刚–柔–液–控耦合动力学、充液航天器实验问题等方面概述了近年来国内外在充液航天器多体耦... 从现代复杂航天器姿态非线性动力学、液体燃料晃动动力学与控制问题、航天器刚–柔耦合系统动力学建模问题、航天器刚–液耦合动力学、航天器刚–柔–液–控耦合动力学、充液航天器实验问题等方面概述了近年来国内外在充液航天器多体耦合动力学相关领域的最新研究进展.分别从液体燃料晃动动力学建模问题、航天器刚–柔–液–控耦合系统非线性理论和方法、计算机数值仿真及物理实验问题等方面展望了有待进一步加强的研究课题. 展开更多

关键词 充液航天器 姿态动力学 刚-柔-液-控耦合系统 非线性动力学及控制

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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：27

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 刚-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 刚-柔耦合 动力刚化 动力学

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一类刚-柔耦合系统的建模与稳定性研究 被引量：37

4

作者 肖世富 陈滨 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 1997年第4期439-447,共9页

对于由中心刚体带有柔性梁附件组成的这一类简单刚柔耦合系统，目前文献广泛采用的ＥｕｌｅｒＢｅｒｎｏｕｌｉ梁模型中考虑的刚柔运动耦合项有严重的缺陷．本文对于物理本构关系线性的有限变形梁，分别采用微元法和变分法建立了... 对于由中心刚体带有柔性梁附件组成的这一类简单刚柔耦合系统，目前文献广泛采用的ＥｕｌｅｒＢｅｒｎｏｕｌｉ梁模型中考虑的刚柔运动耦合项有严重的缺陷．本文对于物理本构关系线性的有限变形梁，分别采用微元法和变分法建立了该系统大挠度非线性动力学方程组．本文使用严格的方法来研究此非线性耦合动力学模型，采用能量动量矩组合方法构成Ｌｉａｐｕｎｏｖ函数，严格证明了此非线性系统平凡解的积分范数稳定性以及具有鲜明物理意义的最大模范数稳定性．本文对文献中引用的三类线性化模型，采用假设模态法，对中心刚体匀速转动时梁的振动作了数值仿真，进一步验证了本文的结论．上述结果，对选择刚柔耦合系统正确的动力学模型是有益的． 展开更多

关键词 刚-柔耦合系统 E-B梁模型 建模 积分范数稳定性

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刚-柔耦合动力学系统的建模理论研究 被引量：47

5

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 刚-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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充液系统刚-液耦合动力学功能型拟变分原理 被引量：3

6

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 流体动力学 刚体动力学 刚-液耦合动力学 充液系统

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航天刚-弹-液耦合系统的弹-液耦合研究 被引量：1

7

作者 梁立孚 郭庆勇 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期243-251,共9页

航天刚-弹-液耦合动力学中的弹-液耦合问题是关系到航天刚-弹-液耦合系统液固耦合机理研究和大规模液固耦合建模计算研究的重要课题。通过分析刚-弹-液耦合动力学拟变分原理的泛函,说明刚-弹-液耦合中的刚-弹耦合、刚-液耦合和弹-液耦... 航天刚-弹-液耦合动力学中的弹-液耦合问题是关系到航天刚-弹-液耦合系统液固耦合机理研究和大规模液固耦合建模计算研究的重要课题。通过分析刚-弹-液耦合动力学拟变分原理的泛函,说明刚-弹-液耦合中的刚-弹耦合、刚-液耦合和弹-液耦合的特点。应用Lagrange乘子法,将无际边界条件纳入泛函中,通过识别Lagrange乘子,逐步说明弹-液耦合的机理。通过对泛函求驻值发现,无际边界条件由原来的先决条件转化为驻值条件,实现了从协调元到杂交元的过渡。通过分析泛函识别Lagrange乘子前后的驻值条件,明确了识别La-grange乘子可以有效地减少计算自由度。 展开更多

关键词 航天充液系统 刚-弹-液耦合动力学 弹-液耦合机理 液固耦合建模 无际边界条件

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刮板输送机链环传动系统刚-柔耦合动力学建模与仿真分析 被引量：4

8

作者 张春芝 孟国营 《中国煤炭》 北大核心 2012年第6期64-66,共3页

为了对刮板输送机链环结构强度进行动态校核,利用虚拟样机技术研究建立了链环传动系统刚-柔耦合动力学模型,根据刮板输送机链环传动系统实际功率的输出状态,分别对所建模型在额定功率输出、常功率输出和最大功率输出3种工况下进行立环... 为了对刮板输送机链环结构强度进行动态校核,利用虚拟样机技术研究建立了链环传动系统刚-柔耦合动力学模型,根据刮板输送机链环传动系统实际功率的输出状态,分别对所建模型在额定功率输出、常功率输出和最大功率输出3种工况下进行立环载荷动态测试,最终得到了链环立环各仿真时刻的应力状态及应力最大节点的时间历程。本文的研究对刮板输送机链环传动系统设计、链环强度校核及链环疲劳生命周期预测具有指导意义。 展开更多

关键词 刮板输送机 链环传动系统 刚-柔耦合动力学模型 模拟仿真

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刚-柔耦合系统动力学分析 被引量：2

9

作者 蒋丽忠 周凌宇 罗小勇 《长沙铁道学院学报》 EI CSCD 2000年第3期1-5,共5页

给出了刚 -柔耦合系统的运动学描述方法 ,利用 Hamilton变分原理和弹性梁的变形理论 ,建立了包括中线耦合变形与刚体大范围运动相互耦合作用时弹性梁的运动学控制方程 ,利用 Garlerkin模态截断 ,从物理意义上解释了学者们多年来一直在... 给出了刚 -柔耦合系统的运动学描述方法 ,利用 Hamilton变分原理和弹性梁的变形理论 ,建立了包括中线耦合变形与刚体大范围运动相互耦合作用时弹性梁的运动学控制方程 ,利用 Garlerkin模态截断 ,从物理意义上解释了学者们多年来一直在研究的动力刚化现象 ,最后用数值模拟验证了理论的正确性 . 展开更多

关键词 刚-柔耦合系统 动力刚化 临界值 数值模拟

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流-刚-弹耦合系统姿态稳定性与控制

10

作者 徐建国 刘济科 《中山大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2002年第3期1-5,8,共6页

建立了一类流 -刚 -弹耦合系统动力学模型 ,给出了系统的控制律 ,利用现代数学和大系统分析方法 ,在无穷维函数空间中 ,研究了上述流 -固 -控耦合复杂系统的姿态稳定性。

关键词 流-刚-弹耦合系统 姿态稳定性 姿态控制 空间系统 控制规律 流-固-控耦合系统 动力学模型

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非保守非线性刚-弹-液-控耦合分析动力学及其应用研究

11

作者 李海波 刘世兴 +1 位作者 宋海燕 梁立孚 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期932-944,共13页

非保守非线性刚-弹-液-控耦合分析动力学是与航天动力学和多体动力学相关的重要研究课题之一,研究这一理论和应用课题具有重要理论意义和实际应用价值.本研究建立了非保守非线性两类变量的刚-弹-液-控耦合分析动力学的Hamilton型拟变分... 非保守非线性刚-弹-液-控耦合分析动力学是与航天动力学和多体动力学相关的重要研究课题之一,研究这一理论和应用课题具有重要理论意义和实际应用价值.本研究建立了非保守非线性两类变量的刚-弹-液-控耦合分析动力学的Hamilton型拟变分原理,并以该Hamilton型拟变分原理的泛函为依据,分析了刚-弹-液-控耦合中的刚-弹耦合、刚-液耦合与弹-液耦合、控-刚耦合的特点.借助于Lagrange-Hamilton体系,从Hamilton型拟变分原理出发推导出非保守非线性刚-弹-液-控耦合系统的Lagrange方程,并应用该Lagrange方程推导出系统的控制方程.进一步以该控制方程为依据,分析了刚-弹-液-控耦合中的刚-弹耦合、刚-液耦合与弹-液耦合、控-刚耦合的机理.从两个方面概要地研究了非保守非线性刚-弹-液-控耦合系统的Lagrange方程的应用:一方面,应用该Lagrange方程建立了相应的有限元计算模型,分析了这类计算模型的优越性;另一方面,应用系统的控制方程对实际问题进行解析的分析讨论,说明了应用解析的分析讨论来研究问题与应用数值的、定量的分析方法来研究问题的互补特性.最后,讨论了几个相关的问题. 展开更多

关键词 LAGRANGE方程 HAMILTON原理 非保守 非线性 刚-弹-液-控耦合

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刚-液-柔耦合结构湿模态试验与仿真分析 被引量：7

12

作者 蔡克伦 刘玉红 +2 位作者 朱亚强 黄成 张连洪 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第23期128-134,147,共8页

基于物理模型试验及有限元仿真实验的方法,研究了一种刚-液-柔固液耦合结构的模态特性。制作了实物物理模型,利用锤击法测量了该结构在三种不同充液水压下的湿模态固有频率特性及振型特征,发现该结构有很好的吸振作用。同时基于ANSYS Wo... 基于物理模型试验及有限元仿真实验的方法,研究了一种刚-液-柔固液耦合结构的模态特性。制作了实物物理模型,利用锤击法测量了该结构在三种不同充液水压下的湿模态固有频率特性及振型特征,发现该结构有很好的吸振作用。同时基于ANSYS Workbench软件平台,采用声固耦合算法对该结构进行了不同内外压力下湿模态的分析,研究了其固有频率与振型在不同内外压力下的变化情况。分析结果显示,对该结构进行模态分析时不可忽略流体的附加质量效应,内外压力的增大均会引起固有频率的降低。分析结果对相关结构的湿模态分析提供了参考。 展开更多

关键词 刚-液-柔耦合 湿模态 声固耦合 模态仿真

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中心刚体-柔性梁耦合系统离散模型的研究 被引量：4

13

作者 覃晓英 洪嘉振 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第3期420-423,共4页

采用数值仿真对由中心刚体、柔性梁组成的刚-柔耦合系统的动力学离散模型进行了研究。考虑到刚柔-耦合系统的控制方程没有精确解析解,只能寻求数值解,最广泛使用的离散方法是有限元,但其广义坐标数目过于庞大,因此本文探讨了采用经典结... 采用数值仿真对由中心刚体、柔性梁组成的刚-柔耦合系统的动力学离散模型进行了研究。考虑到刚柔-耦合系统的控制方程没有精确解析解,只能寻求数值解,最广泛使用的离散方法是有限元,但其广义坐标数目过于庞大,因此本文探讨了采用经典结构动力学中不同边界的模态函数离散动边界下刚柔耦合动力学方程的可行性及各自的优劣,得到刚柔耦合系统的模态缩减规律。 展开更多

关键词 刚-柔耦合系统 离散 有限元 模态缩减

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刚-柔-热耦合多体系统的动力学分析 被引量：6

14

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 刚-柔-热耦合动力学 热颤振

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气浮台-复合材料层合板多体系统的刚-柔耦合动力学研究 被引量：1

15

作者 周宇航 刘锦阳 +1 位作者 武泽 余征跃 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第5期703-712,共10页

基于非线性应变和位移关系,忽略横向剪切变形,用绝对节点坐标法建立了大变形复合材料层合板几何非线性动力学模型。在此基础上,综合考虑层合板风阻和气浮台风阻的影响,建立了气浮台-复合材料层合板多体系统的刚-柔耦合动力学模型。为了... 基于非线性应变和位移关系,忽略横向剪切变形,用绝对节点坐标法建立了大变形复合材料层合板几何非线性动力学模型。在此基础上,综合考虑层合板风阻和气浮台风阻的影响,建立了气浮台-复合材料层合板多体系统的刚-柔耦合动力学模型。为了真实反映物体之间的约束关系,将气浮台和层合板之间的约束表示为面与面的固定约束。在单轴气浮台动力学仿真实验平台上进行了带有角位移驱动的复合材料层合板大变形刚-柔耦合动力学实验,验证了理论模型的正确性。比较了传统的点固定约束与面固定约束的计算结果差异,阐明了面固定约束的合理性。此外,分析了层合板风阻和气浮台风阻对仿真结果的影响,说明了考虑层合板风阻的必要性。 展开更多

关键词 多体系统 刚-柔耦合动力学 复合材料层合板 大变形

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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：6

16

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 刚-液耦合

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五自由度虚拟轴机床刚-柔耦合动力学仿真研究 被引量：2

17

作者 于淼 赵继 《机床与液压》 北大核心 2003年第3期57-58,79,共3页

针对一种用于研磨自由曲面的新型虚拟轴机床 ,建立基于Lagrange方程的空间刚 -柔耦合动力学模型 ,并通过动力学仿真研究说明各支链驱动力、运动具有相似性。

关键词 虚拟轴机床 柔性多体系统动力学 刚-柔耦合 仿真 五自由度

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刚-弹-液耦合动力学的功率型变分原理

18

作者 梁立孚 宋海燕 周平 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期1373-1378,共6页

针对航天器充液贮箱液固耦合机理和大规模液固耦合模型建模研究的不足,应用功能转换原理和能量守恒定律,建立刚-弹-液耦合动力学的功率型变分原理,推导刚-弹-液耦合动力学功率型变分原理的驻值条件,得到刚-弹-液耦合动力学的基本方程.... 针对航天器充液贮箱液固耦合机理和大规模液固耦合模型建模研究的不足,应用功能转换原理和能量守恒定律,建立刚-弹-液耦合动力学的功率型变分原理,推导刚-弹-液耦合动力学功率型变分原理的驻值条件,得到刚-弹-液耦合动力学的基本方程.通过正确处理无际边界条件,合理地解决了弹-液边界处的耦合问题. 展开更多

关键词 功率型变分原理 刚-弹-液耦合 耦合动力学 充液系统

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空间柔性梁的刚-柔耦合动力学特性分析与仿真 被引量：5

19

作者 闫业毫 和兴锁 邓峰岩 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期480-484,共5页

针对大范围运动规律为未知的刚-柔耦合系统,利用有限元方法对柔性梁进行离散,采用Lagrange方程建立空间柔性梁的刚-柔耦合动力学方程,研究在大范围运动为自由情况下,空间柔性梁的大范围运动和变形运动的相互耦合机理,比较零次模型、一... 针对大范围运动规律为未知的刚-柔耦合系统,利用有限元方法对柔性梁进行离散,采用Lagrange方程建立空间柔性梁的刚-柔耦合动力学方程,研究在大范围运动为自由情况下,空间柔性梁的大范围运动和变形运动的相互耦合机理,比较零次模型、一次耦合模型、精确模型的差异,探讨各种模型的适用性。 展开更多

关键词 动力学模型 空间柔性梁 刚-柔耦合系统 动力学特性 非线性方法 模型分析 数值分析

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带轴向运动柔性梁附件航天器的刚-柔耦合动力学分析 被引量：5

20

作者 程顺 沈振兴 +1 位作者 崔涛 李慧剑 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期91-101,107,共12页

针对当前航天器面向大型化、复杂化和精密化方向发展,为了提高航天器的使用寿命、运行精度和工作效率,考虑航天器主体和轴向运动柔性梁的刚-柔耦合作用是十分有必要的。基于Euler-Bernoulli梁理论以及刚-柔耦合建模方法,建立了航天器主... 针对当前航天器面向大型化、复杂化和精密化方向发展,为了提高航天器的使用寿命、运行精度和工作效率,考虑航天器主体和轴向运动柔性梁的刚-柔耦合作用是十分有必要的。基于Euler-Bernoulli梁理论以及刚-柔耦合建模方法,建立了航天器主体-轴向运动柔性梁刚-柔耦合系统的动力学模型。根据Hamilton原理推导出刚-柔耦合系统的动力学方程,采用分离变量法和振型叠加法求解耦合系统的动力学方程。利用四阶Runge-Kutta法进行数值计算。通过数值算例分析航天器主体半径、航天器主体面密度和柔性梁轴向速度对柔性梁横向振动以及对航天器姿态角的影响。 展开更多

关键词 刚-柔耦合系统 轴向运动梁 动力学分析 横向振动 姿态角

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