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基于绝对节点坐标法下不同模型的柔性板力学特性分析
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作者 伍松 曲汉龙 +4 位作者 赵鑫 伍炜 罗淇译 符黄彬 牛彩云 《机床与液压》 北大核心 2025年第8期182-191,共10页
为了研究柔性板结构在不同模型下的动力学特性差异,基于绝对节点坐标法建立大变形柔性板的动力学模型。该方法通过变形梯度和格林-拉格朗日应变描述结构的运动以及变形,采用斜率矢量替代传统有限元法中的转角坐标,可有效求解大位移、大... 为了研究柔性板结构在不同模型下的动力学特性差异,基于绝对节点坐标法建立大变形柔性板的动力学模型。该方法通过变形梯度和格林-拉格朗日应变描述结构的运动以及变形,采用斜率矢量替代传统有限元法中的转角坐标,可有效求解大位移、大转动及大变形问题。基于绝对节点坐标法理论框架,对比分析线弹性和超弹性本构模型(薄板和全参数板单元、基于Mooney-Rivlin和Neo-Hookean本构模型的超弹性板)的力学特性。通过连续介质力学推导了单元广义弹性力矩阵与切线刚度矩阵,进而构建系统动力学方程。最后通过MATLAB软件分析线弹性模型和超弹性模型,得到了不同激励条件及材料模量对柔性板动力学行为的影响规律。仿真结果表明:当线弹性板受到外部激励时,三轴位移曲线较为吻合,超弹性板位移曲线存在一定差异,材料模量的增大使得两种板的变形减小,结构更加稳定,线弹性板及超弹性板模型对于大变形动力学问题都具有一定的适用性。 展开更多
关键词 绝对节点坐标法 动力学模型 大变形 超弹性本构模型
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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 绝对节点坐标法 动力学仿真计算
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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
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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 绝对节点坐标法 稳定性 支承设计
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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
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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 绝对节点坐标法 输流管道 非线性振动 稳定性
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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
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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 绝对节点坐标法 递推算 计算效率 递推绝对节点坐标法
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基于绝对节点坐标法的柔性绳索体建模仿真研究 被引量:14
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作者 沈剑 韩峰 +1 位作者 陈放 周峤 《科学技术与工程》 北大核心 2016年第31期1-7,共7页
将绝对节点坐标法应用于柔性绳索体动力学建模和仿真的研究之中,利用绳单元建立了二维悬臂梁、三维柔性网和刚-柔耦合柔性网三种模型。借助Bathe积分策略和广义极小残量法(GMRES)对长时间历程、非对称大型稀疏矩阵方程组进行了分析求解... 将绝对节点坐标法应用于柔性绳索体动力学建模和仿真的研究之中,利用绳单元建立了二维悬臂梁、三维柔性网和刚-柔耦合柔性网三种模型。借助Bathe积分策略和广义极小残量法(GMRES)对长时间历程、非对称大型稀疏矩阵方程组进行了分析求解,得到了三种模型的动力学仿真结果。通过对柔性绳索体的建模和仿真研究,确立了适用于大变形、大位移柔性绳索体动力学研究的方法,并提出了该研究领域未来发展方向应是绝对节点坐标法与各向异性材料本构关系的结合。 展开更多
关键词 航天动力学 柔性绳索体 绝对节点坐标法 刚度矩阵
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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 绝对节点坐标法 连续介质力学方 弹性线方 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 绝对节点坐标法 灵敏度 伴随变量
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基于绝对节点坐标法的发动机曲柄滑块系统动态性能研究 被引量:1
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作者 赵君 门洪 +1 位作者 冯玉昌 张秀宇 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2015年第6期1-4,共4页
发动机曲柄滑块机构是汽车中重要的传递力和位移的机构。以曲柄和连杆工作过程中产生的柔性变形为对象,研究对发动机动力性能带来影响。采用绝对节点坐标法,建立系统柔体动力学模型,分析曲柄和连杆在工作过程中的柔性变形对活塞运动位... 发动机曲柄滑块机构是汽车中重要的传递力和位移的机构。以曲柄和连杆工作过程中产生的柔性变形为对象,研究对发动机动力性能带来影响。采用绝对节点坐标法,建立系统柔体动力学模型,分析曲柄和连杆在工作过程中的柔性变形对活塞运动位置的影响。利用发动机压缩比评价发动机动态性能,给出某型发动机压缩比计算公式,找到影响发动机压缩比的关键参数。利用MATLAB对曲柄滑块系统进行动力学仿真,分别考虑刚体和柔性体情况,计算活塞运动到上止点的位置,进而计算发动机压缩比。通过仿真结果比对表明,曲柄滑块的柔性变形减小了发动机压缩比,降低了发动机性能,不利于发动机的燃油经济性。 展开更多
关键词 发动机曲柄滑块 绝对节点坐标法 压缩比 动力学性能
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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
10
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 绝对节点坐标法
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基于绝对节点坐标法的空间并联机构刚柔耦合动力学建模 被引量:2
11
作者 陈修龙 崔梦强 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期392-401,共10页
为研究柔性杆件对空间并联机构动力特性的影响,以具有结构冗余的3-RRPaR空间并联机构为研究对象,提出建立冗余空间并联机构刚柔耦合动力学模型的通用方法。基于绝对节点坐标法建立了三维二节点梁单元模型,分析了机构的结构特征,利用拉... 为研究柔性杆件对空间并联机构动力特性的影响,以具有结构冗余的3-RRPaR空间并联机构为研究对象,提出建立冗余空间并联机构刚柔耦合动力学模型的通用方法。基于绝对节点坐标法建立了三维二节点梁单元模型,分析了机构的结构特征,利用拉格朗日乘子法推导了机构的刚柔耦合动力学方程,采用广义α方法在Matlab中对其动力学方程进行数值求解,得到不同弹性模量下的动力学响应曲线。结果表明,柔性杆件对机构输出特性产生重要的影响,弹性模量越小,对机构的影响越大,且弹性模量对动平台加速度的影响最为显著。本研究为空间并联机构的刚柔耦合动力学建模提供了研究思路。 展开更多
关键词 空间并联机构 绝对节点坐标法 拉格朗日乘子 刚柔耦合动力学
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基于绝对节点坐标法的平面3-RRR并联机构动态特性研究 被引量:1
12
作者 姜振海 杨帅 +2 位作者 陈丽霞 郭训薇 夏椰林 《机械设计》 CSCD 北大核心 2019年第11期114-118,共5页
平面3-R R R并联机构的柔性杆在运动过程中产生的柔性变形会影响机构的输出精度。基于绝对节点坐标法,建立含有柔性杆、刚性动平台的平面3-R R R并联机构刚柔耦合模型,对并联机构的动态特性进行研究,获得并联机构各时刻的位姿和动平台... 平面3-R R R并联机构的柔性杆在运动过程中产生的柔性变形会影响机构的输出精度。基于绝对节点坐标法,建立含有柔性杆、刚性动平台的平面3-R R R并联机构刚柔耦合模型,对并联机构的动态特性进行研究,获得并联机构各时刻的位姿和动平台质心运动轨迹。结果表明,柔性杆的弹性变形使动平台不能按照预期的轨迹运行。建立柔性杆局部坐标系,得到了柔性杆中点处挠度值,发现主动杆的弯曲变形远大于从动杆,柔性杆对机构输出精度的影响主要由主动杆产生。仿真结果可以为机构的设计和优化提供理论依据。 展开更多
关键词 绝对节点坐标法 平面3-R R R并联机构 柔性多体系统 动力学
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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
13
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 绝对节点坐标法 变形协调条件 压电材料驱动 软体机器人
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平面细长梁基于无网格径向基点插值的绝对节点坐标法 被引量:4
14
作者 陈渊钊 章定国 黎亮 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期245-254,共10页
为了消除或减弱传统绝对节点坐标法(Absolute Nodal Coordinate Formulation,ANCF)中缩减梁单元的"失真现象",构造了一种适用于描述柔性梁绝对位形的无网格径向基点插值(Radial Point Interpolation Method,RPIM)形函数,提出... 为了消除或减弱传统绝对节点坐标法(Absolute Nodal Coordinate Formulation,ANCF)中缩减梁单元的"失真现象",构造了一种适用于描述柔性梁绝对位形的无网格径向基点插值(Radial Point Interpolation Method,RPIM)形函数,提出了柔性梁基于无网格RPIM的ANCF法。传统ANCF梁单元在描述纯弯曲悬臂梁的位形(一段圆弧)时,即便获得精确的单元节点坐标,通过梁单元插值得到的位形与悬臂梁的实际位形存在差异,即失真现象,悬臂梁越弯曲该差异越明显,失真越大。失真导致伪应变的产生,极大地影响数值求解的精度。而RPIM法采用一组场节点离散问题域,通过计算点支持域内的场节点构造形函数,计算点一般位于支持域的中心区域,不同计算点之间的支持域有较多重合的部分,加强了节点之间的联系,能更合理、准确地描述绝对位形,能有效减小失真。研究表明:基于RPIM的ANCF法较传统ANCF法精度更高、计算效率更快、对不等距分布节点的适应性更强,在大变形柔性多体系统动力学领域内具有推广性。 展开更多
关键词 多体系统动力学 柔性梁 绝对节点坐标法 径向基点插值 失真
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绝对节点坐标法中压电层合板的大变形研究 被引量:1
15
作者 郭永彬 孙靖尧 +1 位作者 黎亮 章定国 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第6期1355-1363,共9页
压电层合板可以通过对作动器施加电压变形为各种形态,在智能可折叠结构领域具有潜在的应用前景。理解这种结构的大变形作动机理是软体智能结构设计的基础。利用等效单层模型,基于绝对节点坐标法(ANCF),建立了一种柔性压电层合薄板单元... 压电层合板可以通过对作动器施加电压变形为各种形态,在智能可折叠结构领域具有潜在的应用前景。理解这种结构的大变形作动机理是软体智能结构设计的基础。利用等效单层模型,基于绝对节点坐标法(ANCF),建立了一种柔性压电层合薄板单元。引入了压电材料的本构方程来推导弹性力和压电力,建立了压电层合薄板单元的动力学方程,并对比了在大变形范围内三种曲率表达形式的收敛效果。通过与ABAQUS有限元软件求得的结果进行比较,验证了压电层合薄板单元的正确性,并给出了一些大变形算例。结果表明,在压电材料全覆盖、部分覆盖、多段覆盖等情形下,该单元均能得到较为稳定的结果,表明此单元可以与单层线弹性单元进行耦合。此外还研究了压电层合板受集中力状态下的动态响应。该研究有助于理解受智能压电材料驱动的柔性或软体结构的复杂耦合非线性力学行为。 展开更多
关键词 非线性振动 绝对节点坐标法 层合板 压电材料 智能结构 大变形
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基于绝对节点坐标法的钢索结构动力学模型与特性 被引量:6
16
作者 钱彦懿 王慧 余海东 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第13期1540-1546,共7页
基于绝对节点坐标法并引入高阶位移插值函数,建立可描述钢索截面变形和旋转的钢索单元模型。考虑重力,计算轴向载荷下钢索结构变形及动态迟滞效应,采用准静态实验和动态载荷下的解析解验证了模型合理性。对不同载荷、结构参数及材料特... 基于绝对节点坐标法并引入高阶位移插值函数,建立可描述钢索截面变形和旋转的钢索单元模型。考虑重力,计算轴向载荷下钢索结构变形及动态迟滞效应,采用准静态实验和动态载荷下的解析解验证了模型合理性。对不同载荷、结构参数及材料特性的钢索进行了准静态变形和动力学响应迟滞仿真分析。结果表明:轴向载荷下钢索结构的刚度主要受其直径影响,初始张力和钢索长度对变形的影响有限,动态响应迟滞时间由其自身长度及材料特性决定。相同条件下采用大直径钢索并适当增大初始张力,可在一定程度上增大钢索结构刚度,减小传动过程中的末端变形,改善长距离工况下钢索的传动性能。 展开更多
关键词 绝对节点坐标法 钢索 变形 迟滞 初始张力
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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:5
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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 绝对节点坐标法 变形重构 逆有限元 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:6
18
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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采用绝对节点坐标法的剪式单元可展机构动力学分析
19
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 绝对节点坐标法 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
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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 绝对节点坐标法 动态特性分析
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