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浮动坐标系下大变形柔性梁的变形梯度单元
1
作者
陈渊钊
朱健成
+2 位作者
吴文军
杜晓康
章定国
《力学学报》
北大核心
2025年第1期249-260,共12页
机械臂振动控制通常采用浮动坐标系法建立动力学模型,以确保关节运动和振动抑制有合适控制变量.但浮动坐标法受到小变形的限制,求解大变形动力学问题的精度不高,而常用的大变形建模理论,如绝对节点坐标法可以精确求解机械臂的大转动和...
机械臂振动控制通常采用浮动坐标系法建立动力学模型,以确保关节运动和振动抑制有合适控制变量.但浮动坐标法受到小变形的限制,求解大变形动力学问题的精度不高,而常用的大变形建模理论,如绝对节点坐标法可以精确求解机械臂的大转动和大变形问题,却未能提供合适的振动控制变量.为此,文章提出了一种新的大变形场离散方案-变形梯度单元,该单元采用节点变形及其梯度作为节点坐标,无任何小变形假设,其节点坐标能准确转化为节点的绝对节点坐标及其梯度,可视之为绝对节点坐标法的等效单元,能精准描述柔性体的大变形运动.研究表明:(1)变形梯度单元求解梁结构的大变形静力学问题时,其结果与绝对节点坐标法缩减梁单元的完全相同,求解效率相当;(2)模型与绝对节点坐标法处理大变形动力学问题的解几乎完全相同,可说明模型的正确性.通过广义α法求解时,由于模型和绝对节点坐标法的动力学方程形式上的差异,两种方法的动力学数值解存在非常微小的差异;(3)对于大变形机械臂的关节运动控制,基于小变形假设的一次近似刚柔耦合模型极易给出错误甚至发散的预测结果;(4)模型自然区分了关节的大转动和梁的大变形,结合PD控制策略对系统施加关节驱动力矩和若干个横向控制力,此时系统李雅普诺夫函数对时间的导数为非正定,系统能量随着时间的递增会逐渐衰减,系统稳定,且横向控制力越多,机械臂残余振动抑制效果越佳.
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关键词
浮动坐标系法
大变形
振动抑制
机械臂
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职称材料
机翼折叠运动的瞬态动力学响应分析
被引量：
3
2
作者
倪迎鸽
侯赤
+1 位作者
万小朋
赵美英
《西北工业大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016年第3期418-423,共6页
结合多体动力学中的浮动坐标系法和结构动力学中的模态综合法,建立了机翼折叠运动的动力学控制方程,预测了机翼折叠运动中的瞬态动力学特性。将有理函数近似导出的折叠运动中的非定常气动力引入到动力学控制方程中,获得了机翼折叠运动...
结合多体动力学中的浮动坐标系法和结构动力学中的模态综合法,建立了机翼折叠运动的动力学控制方程,预测了机翼折叠运动中的瞬态动力学特性。将有理函数近似导出的折叠运动中的非定常气动力引入到动力学控制方程中,获得了机翼折叠运动中在时变气动力作用下的瞬态动力学响应。结果表明:机翼折叠过程越缓慢,得到的瞬态响应越平稳;机翼柔性对折叠变形过程中的瞬态响应影响较大;在一定的来流速度范围内,来流速度越大,稳态时翼尖位移响应的振荡越小,越有助于机翼的折叠变形。
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关键词
折叠机翼
瞬态动力学响应
有理函数近似
浮动坐标系法
模态综合
法
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职称材料
题名
浮动坐标系下大变形柔性梁的变形梯度单元
1
作者
陈渊钊
朱健成
吴文军
杜晓康
章定国
机构
广西科技大学机械与汽车工程学院
浙江师范大学工学院
南京理工大学物理学院
出处
《力学学报》
北大核心
2025年第1期249-260,共12页
基金
国家自然科学基金资助项目(12202110,12232012).
文摘
机械臂振动控制通常采用浮动坐标系法建立动力学模型,以确保关节运动和振动抑制有合适控制变量.但浮动坐标法受到小变形的限制,求解大变形动力学问题的精度不高,而常用的大变形建模理论,如绝对节点坐标法可以精确求解机械臂的大转动和大变形问题,却未能提供合适的振动控制变量.为此,文章提出了一种新的大变形场离散方案-变形梯度单元,该单元采用节点变形及其梯度作为节点坐标,无任何小变形假设,其节点坐标能准确转化为节点的绝对节点坐标及其梯度,可视之为绝对节点坐标法的等效单元,能精准描述柔性体的大变形运动.研究表明:(1)变形梯度单元求解梁结构的大变形静力学问题时,其结果与绝对节点坐标法缩减梁单元的完全相同,求解效率相当;(2)模型与绝对节点坐标法处理大变形动力学问题的解几乎完全相同,可说明模型的正确性.通过广义α法求解时,由于模型和绝对节点坐标法的动力学方程形式上的差异,两种方法的动力学数值解存在非常微小的差异;(3)对于大变形机械臂的关节运动控制,基于小变形假设的一次近似刚柔耦合模型极易给出错误甚至发散的预测结果;(4)模型自然区分了关节的大转动和梁的大变形,结合PD控制策略对系统施加关节驱动力矩和若干个横向控制力,此时系统李雅普诺夫函数对时间的导数为非正定,系统能量随着时间的递增会逐渐衰减,系统稳定,且横向控制力越多,机械臂残余振动抑制效果越佳.
关键词
浮动坐标系法
大变形
振动抑制
机械臂
Keywords
floating frame reference method
large deformation
vibration control
robotic arm
分类号
O313.7 [理学—一般力学与力学基础]
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职称材料
题名
机翼折叠运动的瞬态动力学响应分析
被引量：
3
2
作者
倪迎鸽
侯赤
万小朋
赵美英
机构
西北工业大学航空学院
出处
《西北工业大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016年第3期418-423,共6页
文摘
结合多体动力学中的浮动坐标系法和结构动力学中的模态综合法,建立了机翼折叠运动的动力学控制方程,预测了机翼折叠运动中的瞬态动力学特性。将有理函数近似导出的折叠运动中的非定常气动力引入到动力学控制方程中,获得了机翼折叠运动中在时变气动力作用下的瞬态动力学响应。结果表明:机翼折叠过程越缓慢,得到的瞬态响应越平稳;机翼柔性对折叠变形过程中的瞬态响应影响较大;在一定的来流速度范围内,来流速度越大,稳态时翼尖位移响应的振荡越小,越有助于机翼的折叠变形。
关键词
折叠机翼
瞬态动力学响应
有理函数近似
浮动坐标系法
模态综合
法
Keywords
folding wing
transient dynamic responses
rational function approximation
floating frame approach
component modal synthesis
unsteady aerodynamics
dynamics
time varying systems
分类号
V271.4 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
浮动坐标系下大变形柔性梁的变形梯度单元
陈渊钊
朱健成
吴文军
杜晓康
章定国
《力学学报》
北大核心
2025
0
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职称材料
2
机翼折叠运动的瞬态动力学响应分析
倪迎鸽
侯赤
万小朋
赵美英
《西北工业大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016
3
在线阅读
下载PDF
职称材料
已选择
0
条
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参考文献
引证文献
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