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基于绝对节点坐标法的架空线断线工况动力学计算
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作者 杨文刚 李润泽 刘岩 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第22期118-125,145,共9页
为了计算架空线断线工况下的动力学变化特性,考虑架空线的绞制几何结构及其初始构型的布置特点,以绝对节点坐标法为基础,建立了架空线单元,推导了架空线单元的质量矩阵和弹性力矩阵,给出了架空线的系统动力学方程。针对钢芯铝绞线的绞... 为了计算架空线断线工况下的动力学变化特性,考虑架空线的绞制几何结构及其初始构型的布置特点,以绝对节点坐标法为基础,建立了架空线单元,推导了架空线单元的质量矩阵和弹性力矩阵,给出了架空线的系统动力学方程。针对钢芯铝绞线的绞制几何结构,给出了其对应的轴向、弯曲刚度计算公式。通过仿真计算得到线缆的运动图像,设计试验验证了算法模型的可靠性。结合实际架空线初始位形和初始应力特点,对不同初始应力下的架空线断线工况动力学问题进行仿真分析,绘制了悬挂点处的受力时程曲线并对曲线进行了频谱分析,研究了初始应力对断裂架空线运动过程以及悬挂点受力的影响规律。 展开更多
关键词 架空线断线 钢芯铝绞线 刚度修正 绝对节点坐标 动力学仿真计算
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基于绝对节点坐标法薄板结构振动特性分析 被引量:1
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作者 赵鑫 伍松 +2 位作者 伍炜 曲汉龙 牛彩云 《广西科技大学学报》 CAS 2024年第4期25-34,共10页
为研究柔性结构大变形问题,采用绝对节点坐标法(absolute nodal coordinate formulation,ANCF)对大变形柔性体结构进行建模。该方法由变形梯度和格林-拉格朗日应变来描述结构的运动以及变形,通过斜率矢量替代传统有限元法中的广义节点坐... 为研究柔性结构大变形问题,采用绝对节点坐标法(absolute nodal coordinate formulation,ANCF)对大变形柔性体结构进行建模。该方法由变形梯度和格林-拉格朗日应变来描述结构的运动以及变形,通过斜率矢量替代传统有限元法中的广义节点坐标,可直接用于解决结构中较复杂的大位移、大转动和大变形问题。根据绝对节点坐标法原理,研究薄板单元以及全参数板单元的振动特性,利用连续介质力学推导出单元的广义弹性力矩阵和切线刚度矩阵,由此建立板单元的动力学方程。利用MATLAB软件分别对薄板单元和全参数板单元进行自由模态分析,并将其仿真结果与ANSYS结果进行比较,同时通过牛顿迭代法验证2种板单元的收敛性。结果表明,消除厚度振荡影响的降阶薄板单元比全参数板单元有更好的精度和收敛特性,在针对模态分析的结构上,通过固有频率对比数据得出误差基本一致,从而单元的正确性得到验证,为后续研究和应用提供理论基础。 展开更多
关键词 绝对节点坐标法(ANCF) 固有频率 模态分析
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基于绝对节点坐标法的复杂构型输流管道简支支承设计研究 被引量:2
3
作者 邢浩然 何毅翔 +1 位作者 代胡亮 王琳 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期482-493,共12页
输流管道广泛应用于海洋、核电、航空航天等重大工程领域,因管道与流体间的耦合效应,在流体作用下管道会出现屈曲、颤振等失稳行为.一般而言,边界支承对管道动力学特征有着重要影响,不同支承位置显著影响管道的稳定性与振动特性.当前关... 输流管道广泛应用于海洋、核电、航空航天等重大工程领域,因管道与流体间的耦合效应,在流体作用下管道会出现屈曲、颤振等失稳行为.一般而言,边界支承对管道动力学特征有着重要影响,不同支承位置显著影响管道的稳定性与振动特性.当前关于管道流固耦合动力学的研究大多集中于单一的直管或规则型弯管(如弧型、半圆型和正弦型等),对于实际工程中常见的复杂构型管道,比如L型、S型和U型等,研究还较为少见.文章基于绝对节点坐标法(absolute node coordinate formulation, ANCF)建立了具有普适性的非线性振动理论模型,可用于解决任意构型和任意支承边界下输流管道动力学问题.以L型、S型和U型3种典型构型输流管道为研究对象,首先开展了收敛性分析,找出合适的计算单元数.然后借助CFD仿真结果与理论模型进行对比验证,计算结果表明,相较于有限元方法,基于绝对节点坐标法建立的理论模型在预测复杂构型输流管道的非线性变形时,具有更高的计算效率.基于该理论模型,研究了简支支承位置对3种构型输流管道的固有频率、屈曲位移和应变特征的影响规律.研究发现,存在最优简支支承位置使得输流管道基频达到最大、屈曲位移和应变的极值达到最小.本研究为提高工程中管道的稳定性与使用寿命提供了理论依据与设计指导. 展开更多
关键词 输流管道 复杂构型 绝对节点坐标 稳定性 支承设计
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基于绝对节点坐标的多柔体系统动力学高效计算方法 被引量:35
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作者 刘铖 田强 胡海岩 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第6期1197-1205,共9页
绝对节点坐标法已经被广泛应用于柔性多体系统的动力学研究之中,但是其计算效率问题尚未得到很好的解决.基于绝对节点坐标方法计算弹性力及其对广义坐标的偏导数矩阵(Jacobi矩阵),通常是基于第二类Piola-Kirchhoff应力张量来完成,计算... 绝对节点坐标法已经被广泛应用于柔性多体系统的动力学研究之中,但是其计算效率问题尚未得到很好的解决.基于绝对节点坐标方法计算弹性力及其对广义坐标的偏导数矩阵(Jacobi矩阵),通常是基于第二类Piola-Kirchhoff应力张量来完成,计算效率不高.根据虚功原理并采用第一类Piola-Kirchhoff应力张量的方法直接推导得到了弹性力及其Jacobi矩阵的解析表达式.基于不同方法所得的数值算例结果对比研究表明,该方法可使计算效率大大提高. 展开更多
关键词 绝对节点坐标 多柔体系统 JACOBI矩阵 第一类Piola-Kirchhoff应力张量
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一种O(n)算法复杂度的递推绝对节点坐标法研究 被引量:4
5
作者 胡景晨 王天舒 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第5期1172-1183,共12页
相比于传统的浮动坐标法,绝对节点坐标法(absolute nodal coordinate formulation,ANCF)在处理柔性体非线性大变形问题上具有显著优势,但是对于ANCF的求解目前主要依据拉格朗日方程等分析力学原理建立微分代数方程(differential algebra... 相比于传统的浮动坐标法,绝对节点坐标法(absolute nodal coordinate formulation,ANCF)在处理柔性体非线性大变形问题上具有显著优势,但是对于ANCF的求解目前主要依据拉格朗日方程等分析力学原理建立微分代数方程(differential algebraic equation,DAE)进行,其算法复杂度为O(n2)或O(n3)(n为系统自由度),且求解过程存在位置或速度的违约问题.据此,研究了一种O(n)算法复杂度的递推绝对节点坐标法(recursive absolute nodal coordinate formulation,RANCF).该方法采用ANCF描述大变形柔性体,借鉴铰接体递推算法(articulatedbody algorithm,ABA)思路建立多柔体系统逐单元的运动学和动力学递推关系,得到微分形式的系统动力学方程(ordinary differential equation,ODE).在ODE方程中,系统广义质量阵为三对角块矩阵,通过恰当的矩阵处理,可以得到逐单元求解该方程的递推算法.在此基础上,给出了RANCF算法的详细流程,并对流程中每个步骤进行了细致的算法效率分析,证明了RANCF是算法复杂度为O(n)的高效算法.RANCF方法保留了ANCF对大转动、大变形多柔体系统精确计算的优点,同时极大地提升了算法效率,特别在处理高自由度复杂多柔体系统中具有显著优势.并且该方法采用ODE求解,无DAE的违约问题,因此具有更高的算法精度.最后,在算例部分,通过MSC.ADAMS仿真软件、能量守恒测试、算法复杂度曲线对RANCF的正确性、计算精度和计算效率进行了验证. 展开更多
关键词 绝对节点坐标 递推算法 计算效率 递推绝对节点坐标
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基于绝对节点坐标法的输流管道非线性动力学分析 被引量:7
6
作者 蔡逢春 臧峰刚 +1 位作者 叶献辉 黄茜 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2011年第6期143-146,157,共5页
基于绝对节点坐标法,建立一种新的一维二节点输流管道单元。应用Irschik提出的适用于含非材料体系统的Lagrange方程推导输流管道单元的运动方程。采用Euler梁来模拟管道,并完全采用非线性Green应变张量和第二Piola Kirchhoff应力张量,... 基于绝对节点坐标法,建立一种新的一维二节点输流管道单元。应用Irschik提出的适用于含非材料体系统的Lagrange方程推导输流管道单元的运动方程。采用Euler梁来模拟管道,并完全采用非线性Green应变张量和第二Piola Kirchhoff应力张量,没有任何量级近似,也没有假设悬臂输流管道的轴线不可伸长,并考虑材料的泊松效应对流速的影响,因此通过该方法得到的运动方程比传统的通过量级近似得到的输流管道的运动方程更合理。通过数值计算,分析不同边界条件下的输流管道非线性行为,并与经典输流管道运动方程的计算结果比较,结果表明该方法更合理。 展开更多
关键词 绝对节点坐标 输流管道 非线性振动 稳定性
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基于绝对节点坐标法的弹性线方法研究 被引量:10
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作者 范纪华 章定国 谌宏 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第5期1455-1465,共11页
相比于浮动坐标系法,绝对节点坐标法(absolute nodal coordinate formulation, ANCF)在处理柔性体非线性大变形问题上具有显著优势, ANCF将单元节点坐标定义在全局坐标系下,采用斜率矢量代替节点转角坐标,具有常数质量阵,不存在科氏离... 相比于浮动坐标系法,绝对节点坐标法(absolute nodal coordinate formulation, ANCF)在处理柔性体非线性大变形问题上具有显著优势, ANCF将单元节点坐标定义在全局坐标系下,采用斜率矢量代替节点转角坐标,具有常数质量阵,不存在科氏离心力等优点,然而弹性力阵为非线性项,其求解将比较耗时且占用资源.据此,在弹性力求解方法中,引入弹性线方法 (elastic line method, ELM),该方法将格林–拉格朗日应变张量定义在中心线上,采用曲率公式来定义弯曲应变,转角公式来定义扭转应变.同时采用有限元法对三维柔性梁位移场进行离散,求解梁单元常数质量阵、广义刚度阵、广义力阵,进而得到单元的动力学方程,通过转换矩阵得到三维梁的动力学方程.接着从理论上指出连续介质力学方法 (continuum mechanics method, CMM)和弹性线方法在求解弹性力上的不同点,并编制动力学仿真软件.最后分别采用连续介质力学方法和弹性线方法对柔性单摆以及履带式车辆的动力学问题进行仿真分析,结果表明:弹性线方法能在保证精度的前提下有效提高计算效率. 展开更多
关键词 绝对节点坐标 连续介质力学方法 弹性线方法 动力学仿真 履带式车辆
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基于绝对节点坐标法的柔性多体系统灵敏度分析 被引量:2
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作者 王铁成 陈国平 孙东阳 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第24期89-92,103,共5页
针对多个设计变量情况下的柔性多体系统灵敏度分析,采用伴随变量法对基于绝对节点坐标法建立的柔性多体系统进行了研究。为了验证的该方法的计算效率,分别采用直接微分法和伴随变量法对受重力作用的柔性单摆进行了研究,结果表明:这两种... 针对多个设计变量情况下的柔性多体系统灵敏度分析,采用伴随变量法对基于绝对节点坐标法建立的柔性多体系统进行了研究。为了验证的该方法的计算效率,分别采用直接微分法和伴随变量法对受重力作用的柔性单摆进行了研究,结果表明:这两种方法计算结果的误差很小,随着设计变量数量的增加,伴随变量法有更高的计算效率。 展开更多
关键词 多体系统 绝对节点坐标 灵敏度 伴随变量法
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基于绝对节点坐标法的柔性双臂机构动力学分析 被引量:1
9
作者 赵君 余海东 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期1160-1165,共6页
基于绝对节点坐标法对具有变截面特征的柔性双臂机构进行了动力学分析.通过将边界函数引入到质量矩阵和刚度矩阵的积分上下限,建立了新型变截面梁单元模型.基于牛顿方程建立了柔性双臂机构的动力学模型.通过数值仿真案例,分析了材料特... 基于绝对节点坐标法对具有变截面特征的柔性双臂机构进行了动力学分析.通过将边界函数引入到质量矩阵和刚度矩阵的积分上下限,建立了新型变截面梁单元模型.基于牛顿方程建立了柔性双臂机构的动力学模型.通过数值仿真案例,分析了材料特性及几何参数对柔性双臂机构动力学性能的影响.结果表明:材料弹性模量的增长可提高结构刚度减少结构变形;保证机械臂质量不变可通过改变截面形状来减少结构变形,提高运动精度. 展开更多
关键词 柔性杆机构 变截面 动力学性能 绝对节点坐标
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基于IB-LBFS和绝对节点坐标法的降落伞柔性结构流固耦合数值模拟 被引量:1
10
作者 刘钒 舒昌 刘刚 《气体物理》 2020年第3期59-68,共10页
在空气动力学、水动力学和生物流体力学领域中,大变形柔性结构的流固耦合现象是一个重要的非线性力学问题.对该系统的数值模拟是分析这一问题的有效手段.将近年提出的一种Descartes流场求解器,即浸润边界-格子Boltzmann通量求解器(immer... 在空气动力学、水动力学和生物流体力学领域中,大变形柔性结构的流固耦合现象是一个重要的非线性力学问题.对该系统的数值模拟是分析这一问题的有效手段.将近年提出的一种Descartes流场求解器,即浸润边界-格子Boltzmann通量求解器(immersed boundary-lattice Boltzmann flux solver,IB-LBFS)作为流场求解方法,并引入绝对节点坐标法(absolute nodal coordinate formulation,ANCF)作为大变形结构分析手段,构建了流固耦合求解器以模拟三维流场中的大变形柔性体运动.使用三维来流中的旗帜摆动算例对该流固耦合求解器进行了验证计算.基于该流固耦合求解器对三维不可压流场中的矩形降落伞和十字形降落伞的展开过程进行了非定常流固耦合数值模拟. 展开更多
关键词 流固耦合 浸润边界法 格子Boltzmann通量求解 绝对节点坐标 降落伞
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基于绝对节点坐标方法输送带三维动态特性研究 被引量:1
11
作者 李光布 万雯 李思睿 《煤矿机械》 北大核心 2019年第10期59-61,共3页
根据绝对节点坐标方法,分析输送带薄板单元,推导有限单元弹性力方程、接触力方程和无约束输送带单元运动方程,建立单元运动方程植入的柔性多体系统增量方程,求解由刚体和柔体组成的多体系统动力学参数。通过RecurDyn软件对带式输送机动... 根据绝对节点坐标方法,分析输送带薄板单元,推导有限单元弹性力方程、接触力方程和无约束输送带单元运动方程,建立单元运动方程植入的柔性多体系统增量方程,求解由刚体和柔体组成的多体系统动力学参数。通过RecurDyn软件对带式输送机动态特性进行数值分析,主要包括输送带张力、输送带横向及垂直方向的运动学参数,计算结果显示输送带两边在纵向和垂直方向上的位移大小和频率都不一样,而侧向上位移相对一致,发生整体侧移现象。本方法可为输送带张力计算、下垂度校核、跑偏判断等实际工程问题的一体化解决提供技术支持。 展开更多
关键词 绝对节点坐标方法 多体系统 输送带下垂 输送带跑偏 纵向张力
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基于绝对节点坐标法的压电驱动复合结构动力学特性 被引量:3
12
作者 易灿明 余海东 王皓 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期665-672,共8页
软体机器人的驱动一般由较硬的驱动元件与柔性介质复合而成,两相材料耦合大变形的精确描述是驱动部件结构设计与运动控制的关键.针对复合柔性板结构大变形的特点,基于绝对节点坐标方法,通过变形协调条件将梁和板单元进行耦合,同时引入... 软体机器人的驱动一般由较硬的驱动元件与柔性介质复合而成,两相材料耦合大变形的精确描述是驱动部件结构设计与运动控制的关键.针对复合柔性板结构大变形的特点,基于绝对节点坐标方法,通过变形协调条件将梁和板单元进行耦合,同时引入压电驱动材料本构方程,建立带压电材料驱动器的复合柔性板结构动力学模型,并对其动力学特性进行分析,以研究不同参数对该动力学模型的影响.结果表明:柔性悬臂板结构在压电驱动作用下产生弯曲变形,变形量及板末端位移随驱动电压的增大呈近似线性增大规律,且板结构弹性模量越小则该变形量增大的程度越大;随着弹性模量减小,板结构产生的周期性振动幅度增大,周期变长. 展开更多
关键词 复合柔性板结构 绝对节点坐标 变形协调条件 压电材料驱动 软体机器人
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基于绝对节点坐标法的平面梁有限变形下变形重构 被引量:4
13
作者 吴懋琦 谭述君 高飞雄 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期2776-2789,共14页
现有的对有限变形条件下柔性结构变形重构的研究往往单纯基于曲率与应变间的几何关系,同时忽略了被测体的纵向变形及其与弯曲变形的耦合效应.为得到一种更加精确且能借助现有的力学工具进行应用方向扩展的变形重构方法,以平面梁为对象,... 现有的对有限变形条件下柔性结构变形重构的研究往往单纯基于曲率与应变间的几何关系,同时忽略了被测体的纵向变形及其与弯曲变形的耦合效应.为得到一种更加精确且能借助现有的力学工具进行应用方向扩展的变形重构方法,以平面梁为对象,借鉴变形重构逆有限元法的思想,将平面梁的变形重构问题视作一类最优化问题.首先,通过引入绝对节点坐标法(absolute nodal coordinate formulation,ANCF)对柔性结构大变形下非线性的平面梁应变-位移关系进行精确描述,构造了一种逆梯度缩减ANCF平面索梁单元.然后,对此逆ANCF单元进行改进,在简化节点自由度的同时通过引入罚函数确保单元节点处的曲率连续性,既保证了本问题的适定性,也提升了最终解的精确性.最后,基于该单元利用Newton法构造了平面梁有限变形下变形重构问题的两种求解算法,即逐单元算法和多单元整体算法,以实现不同需求下的稳定求解.数值仿真结果表明,本方法在大变形条件下的变形重构误差小于1%,而且在测点较少的情况下依然保持较高的精度,同时验证了本方法的收敛性与计算效率. 展开更多
关键词 绝对节点坐标 变形重构 逆有限元法 有限变形 平面梁
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基于绝对节点坐标法的变截面拱面外弯扭振动分析 被引量:5
14
作者 刘茂 王忠民 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第15期232-237,245,共7页
基于绝对节点坐标法(absolute nodal coordinate formulation,ANCF)研究了均质变截面Euler-Bernoulli拱的面外弯扭振动的振动特性。建立了考虑面外弯曲和扭转的均质的振动模型,在总体惯性坐标系下,将它划分为若干个变截面拱单元,给出单... 基于绝对节点坐标法(absolute nodal coordinate formulation,ANCF)研究了均质变截面Euler-Bernoulli拱的面外弯扭振动的振动特性。建立了考虑面外弯曲和扭转的均质的振动模型,在总体惯性坐标系下,将它划分为若干个变截面拱单元,给出单元的动能、应变能以及外力势能的表达式,得到了单元质量矩阵和刚度矩阵,进而获得了拱的总体的质量矩阵和刚度矩阵。应用Lagrange方程建立了拱的弯扭振动微分方程。数值计算了两端固定的等截面圆弧拱和变截面圆弧拱的前三阶频率,画出了相应的振型图,分析了变截面圆弧拱的中心角、半径、高宽比以及均布径向载荷对其振动特性的影响规律;数值计算了两端固定的等截面和变截面抛物线型非圆弧拱的前三阶频率,画出了相应的振型图。 展开更多
关键词 绝对节点坐标法(ANCF) 非圆弧拱 面外弯扭振动 变截面
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绝对节点坐标法下斜率不连续问题处理方法讨论 被引量:3
15
作者 张君茹 程耿东 《动力学与控制学报》 2020年第2期21-28,共8页
Shabana提出的绝对节点坐标法,引入节点斜率坐标作为节点自由度描述转动.对于由梁板壳及块体组成的组合结构,在结构节点处相交单元的节点斜率自由度不连续,这给组合结构的建模和分析带来特殊的困难.本文讨论了文献中研究斜率不连续问题... Shabana提出的绝对节点坐标法,引入节点斜率坐标作为节点自由度描述转动.对于由梁板壳及块体组成的组合结构,在结构节点处相交单元的节点斜率自由度不连续,这给组合结构的建模和分析带来特殊的困难.本文讨论了文献中研究斜率不连续问题时的处理办法.在简要介绍绝对节点坐标法后,详细地讨论了经典折梁算例和截面呈阶梯变化的直梁算例中斜率不连续问题.对这两个算例,本文采用约束函数法和现有文献中的转换坐标方法,计算了在结构节点处相交杆件的轴向应变,对比这些数值结果,本文指出现有文献中的转换坐标办法,忽视了斜率自由度和转角自由度的差别,从而不能正确给出斜率不连续处相交杆件的轴向应变,需要进一步研究. 展开更多
关键词 绝对节点坐标 节点斜率不连续 应变抹平
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基于绝对节点坐标方法的柔顺机构动力学建模与仿真 被引量:5
16
作者 张志刚 周翔 +1 位作者 房占鹏 肖艳秋 《郑州大学学报(工学版)》 CAS 北大核心 2020年第2期50-55,共6页
采用绝对节点坐标方法系统地研究了大变形柔顺杆的建模问题,建立了柔顺机构刚柔耦合动力学方程。在充分考虑柔顺杆与外部连接处变形特征基础上,提出了含端部变形约束的绝对节点坐标梁单元。应用闭锁问题缓解方法,考察了绝对节点坐标梁... 采用绝对节点坐标方法系统地研究了大变形柔顺杆的建模问题,建立了柔顺机构刚柔耦合动力学方程。在充分考虑柔顺杆与外部连接处变形特征基础上,提出了含端部变形约束的绝对节点坐标梁单元。应用闭锁问题缓解方法,考察了绝对节点坐标梁单元闭锁现象对柔顺机构动力学仿真的影响。最后通过数值算例检验了绝对节点坐标方法对于柔顺机构动力学问题的精确性和有效性。 展开更多
关键词 柔顺机构 绝对节点坐标方法 大变形 刚柔耦合 动力学仿真
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采用绝对节点坐标法的剪式单元可展机构动力学分析
17
作者 彭麒安 李博 +2 位作者 荣凯 乔喆烨 王三民 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期172-181,共10页
针对可展机构在工程实践中由于质量轻、柔度大、尺寸大等特点而暴露出展开精度低、控制复杂和运动失稳等问题,采用绝对节点坐标法(ANCF)从多柔体角度分析了构件柔性对剪式单元可展机构动态特性的影响。首先,基于绝对节点坐标法,提出了... 针对可展机构在工程实践中由于质量轻、柔度大、尺寸大等特点而暴露出展开精度低、控制复杂和运动失稳等问题,采用绝对节点坐标法(ANCF)从多柔体角度分析了构件柔性对剪式单元可展机构动态特性的影响。首先,基于绝对节点坐标法,提出了一种新型无闭锁平面梁单元;然后,考虑服役于太阳能帆板、伸展臂等空间机构的剪式单元可展机构的构型特点与运动条件,基于第一类拉格朗日方程建立了三单元可展机构动力学模型;最后,采用动力学模型分析了杆件柔性对可展机构动力学行为的影响。研究结果表明:所提出的新型单元在解决单元闭锁问题的同时,将计算效率提升了18.2%;构件柔性会导致不同构件间产生共振和谐振现象,影响可展机构的展开精度。该研究可为大型、超大型伸展臂的在轨展开提供理论参考。 展开更多
关键词 绝对节点坐标 剪式单元 可展机构 无闭锁单元 柔性多体动力学
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绝对节点坐标法大型风力机复合材料叶片的动态特性
18
作者 胡锡彪 夏鸿建 李德源 《新能源进展》 CSCD 2023年第3期247-254,共8页
为研究大型风力机旋转复合材料叶片的非线性结构动态特性,采用绝对节点坐标法,并基于一般连续介质力学理论和复合材料本构关系,推导广义质量与刚度矩阵,建立大型风力机旋转复合材料叶片的非线性动力学模型。为描述叶片的转动,引入大范... 为研究大型风力机旋转复合材料叶片的非线性结构动态特性,采用绝对节点坐标法,并基于一般连续介质力学理论和复合材料本构关系,推导广义质量与刚度矩阵,建立大型风力机旋转复合材料叶片的非线性动力学模型。为描述叶片的转动,引入大范围转动连体坐标系,结合摄动原理及线性化方法,构建旋转叶片的状态方程。以非线性梁标准算例验证了模型的准确性,并以DTU-10MW风力机复合材料叶片为对象,分析了静止与旋转条件下的动态特性。结果表明,由于叶片的大型化和非线性变形特点,叶片静止时的挥舞、摆振和扭转振型存在显著耦合;由于动力刚化效应,叶片的各阶频率会随着转速的提高而改变,并对振型的挥舞和摆振产生较大影响。 展开更多
关键词 风力机叶片 复合材料 绝对节点坐标 动态特性分析
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绝对节点坐标方法的模型降噪研究 被引量:2
19
作者 张志刚 周翔 +2 位作者 毛红生 王胜永 宋慧涛 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第11期139-146,169,共9页
绝对节点坐标方法(absolute nodal coordinate formulation,ANCF)已成功应用于大变形柔性多体系统动力学问题的建模与仿真分析,但由于节点参数多且自身包含复杂高阶模态,其系统动力学方程的刚性问题突出。目前广泛采用的隐式算法的核心... 绝对节点坐标方法(absolute nodal coordinate formulation,ANCF)已成功应用于大变形柔性多体系统动力学问题的建模与仿真分析,但由于节点参数多且自身包含复杂高阶模态,其系统动力学方程的刚性问题突出。目前广泛采用的隐式算法的核心步骤是通过数值阻尼滤除高频响应,但求解效率仍难以令人满意。基于在建模中滤除高频分量的思想,用一小段时间区间内的平均应力代替弹性力虚功率中的瞬时应力,推导了包含附加惯性项和附加阻尼项的绝对节点坐标单元模型降噪列式。通过调整平均应力所在时间区间长度参数即可消除系统方程的过高频率,使常规显式算法也能应用于传统刚性问题的仿真求解。数值算例表明采用绝对节点坐标单元模型降噪列式可极大降低数值仿真求解难度,在保证计算精度的同时计算效率得到大幅提升。 展开更多
关键词 绝对节点坐标方法(ANCF) 高频 刚性问题 数值阻尼 弹性力虚功率
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绝对节点坐标法下的梁结构动力学分析
20
作者 邱娟 《科技创新与应用》 2015年第9期16-17,共2页
文章以绝对节点坐标法为研究工具,推导了绝对节点坐标下的动力学方程,并借助Matlab编程工具,将上述理论运用于带滑块的柔性梁摆动系统的动力学分析过程中,验证了绝对节点坐标法理论的有效性,为较为复杂的空间柔性结构动力学分析提供了... 文章以绝对节点坐标法为研究工具,推导了绝对节点坐标下的动力学方程,并借助Matlab编程工具,将上述理论运用于带滑块的柔性梁摆动系统的动力学分析过程中,验证了绝对节点坐标法理论的有效性,为较为复杂的空间柔性结构动力学分析提供了依据。 展开更多
关键词 绝对节点坐标 动力学分析
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