基于变长度单元ANCF的轴向伸展悬臂梁振动分析 被引量：6

1

作者 王忠民 吴力国 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期186-191,共6页

伸展悬臂梁系统中含有刚体运动和大变形运动,属于时变刚柔耦合非线性动力学问题。采用Shabana提出的绝对节点坐标法(ANCF),建立了一种变长度的Euler-Bernoulli梁单元模型。从大变形条件下准确的曲率和Green-Lagrangian正应变出发,基于... 伸展悬臂梁系统中含有刚体运动和大变形运动,属于时变刚柔耦合非线性动力学问题。采用Shabana提出的绝对节点坐标法(ANCF),建立了一种变长度的Euler-Bernoulli梁单元模型。从大变形条件下准确的曲率和Green-Lagrangian正应变出发,基于考虑惯性力的虚功原理,得到了轴向伸展悬臂梁的单元非线性动力学方程组,以及组装后的伸展悬臂梁系统的非线性动力学方程组。最后,通过算例分析了材料特性参数(弹性模量、密度)和伸展规律(匀速伸展、匀加速伸展)对伸展悬臂梁系统的末端非线性挠度响应的影响。 展开更多

关键词 绝对节点坐标法 伸展悬臂梁 刚柔耦合 时变非线性动力学

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一种新开发的ANCF缆索单元 被引量：2

2

作者 郑茂盛 陈建平 童明波 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第8期3063-3071,共9页

为精确模拟系浮系统中系留缆索的动力学行为,应用绝对节点坐标公式(absolute nodal coordinate formulation,ANCF),开发一种新的ANCF缆索单元。该单元考虑了缆索的层级数目、各层材料的力学性能,并通过子域划分来更好地适应材料的层间... 为精确模拟系浮系统中系留缆索的动力学行为,应用绝对节点坐标公式(absolute nodal coordinate formulation,ANCF),开发一种新的ANCF缆索单元。该单元考虑了缆索的层级数目、各层材料的力学性能,并通过子域划分来更好地适应材料的层间差异。其中,利用Kelvin-Voigt模型来解释内芯层的黏弹性性质,而将改进后的Yeoh模型应用于护套层当中以更好地契合材料的超弹性性能。此外,设计一种具有隐式效果的差分格式对动力学微分方程组进行数值求解。最后,通过一系列静力学与动力学数值计算证明单元的精度与收敛特性,并对比几种应用不同超弹性模型的ANCF单元,证实应用改进的Yeoh模型的ANCF单元的合理性与优越性。 展开更多

关键词 绝对节点坐标公式(ancf) 缆索单元 改进的Yeoh模型 超弹性 差分格式

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基于ANCF的旋转超弹性厚壁REF振动特性分析 被引量：2

3

作者 范博 王忠民 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第20期245-252,共8页

为了探究子午线轮胎面内振动特性,建立了旋转超弹性厚壁REF模型。并在具有随动坐标系的绝对节点坐标法(absolute nodal coordinate formulation,ANCF)框架下,提出平面内旋转环扇单元,对旋转超弹性厚壁弹性基环模型(ring on the elastic ... 为了探究子午线轮胎面内振动特性,建立了旋转超弹性厚壁REF模型。并在具有随动坐标系的绝对节点坐标法(absolute nodal coordinate formulation,ANCF)框架下,提出平面内旋转环扇单元,对旋转超弹性厚壁弹性基环模型(ring on the elastic foundation,REF)进行离散。考虑到非线性本构关系和旋转运动中的广义惯性力,建立了该模型的非线性运动微分方程以及线性化运动微分方程。通过与现有文献中的试验结果进行对比,验证了上述模型的有效性,并分析了弹性基参数、环体厚度和旋转角速度对子午线轮胎固有特性的影响规律。 展开更多

关键词 绝对节点坐标法(ancf) 旋转ancf环扇单元 厚壁REF模型 超弹性材料

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环形温度场对于旋转圆锯片临界转速的影响

4

作者 肖苏伟 曹建华 +3 位作者 范博 粟鑫 吴思浩 邓祥丰 《林产工业》 北大核心 2025年第5期30-38,共9页

圆锯片是重要的林业生产工具,其临界转速会直接影响林木锯割精度和安全生产。圆锯片在高速切削过程中,会产生环形分布的温度场,促使其产生热应变,进而改变临界转速。在绝对节点坐标法工作框架内,提出了含有温度及温度变化梯度的新型环... 圆锯片是重要的林业生产工具,其临界转速会直接影响林木锯割精度和安全生产。圆锯片在高速切削过程中,会产生环形分布的温度场,促使其产生热应变,进而改变临界转速。在绝对节点坐标法工作框架内,提出了含有温度及温度变化梯度的新型环扇热力耦合单元。利用该单元根据虚功原理,建立了考虑环形温度场的圆锯片非线性动力学微分方程,进而推导了圆锯片的临界转速方程,并分析了环形温度场对临界转速的影响。研究结果可为圆锯片的安全使用提供参考。 展开更多

关键词 环形温度场 绝对节点坐标法 高速旋转 临界转速 绝对节点坐标法

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具有随机参数的空间结构热致振动分析

5

作者 严律豪 靳艳飞 孙加亮 《力学学报》 北大核心 2025年第5期1233-1245,共13页

在轨空间结构受到周期性太阳辐射会产生热变形和热振动,考虑到设计及装配制造过程中的误差影响,研究具有随机参数的空间结构动力学模型的动态响应具有重要理论意义和应用价值.针对热环境下考虑多个随机参数的空间结构动力学模型,提出了... 在轨空间结构受到周期性太阳辐射会产生热变形和热振动,考虑到设计及装配制造过程中的误差影响,研究具有随机参数的空间结构动力学模型的动态响应具有重要理论意义和应用价值.针对热环境下考虑多个随机参数的空间结构动力学模型,提出了一种基于混沌多项式展开(PCE)的随机柔性多体系统动力学计算方法,研究了结构热致振动的动态响应,分析了不同随机参数对热致振动的影响.首先,利用绝对节点坐标法(ANCF)对涉及热效应的空间简化模型进行建模,通过傅里叶温度单元法分析结构温度响应,推导出空间热-结构耦合模型.其次,利用PCE法构建原系统的代理模型,通过单项求容积法则(MCR)选取样本点,结合随机响应面法(SRSM)计算出PCE系数,得到热致振动响应的均值和标准差,并与蒙特卡洛模拟(MCS)结果进行对比,发现本文提出的算法在满足精度要求的情况下,所需样本点仅为MCS方法的1.5%,计算效率比MCS方法提高了76倍.最后,分析了多个随机参数包括弹性模量、梁的长度、太阳辐射吸收率、表面辐射系数、太阳辐射强度和太阳辐射角度对结构热致振动响应的影响,结果表明梁的长度和弹性模量的随机离散程度对热致振动响应的影响最为明显. 展开更多

关键词 热致振动 绝对节点坐标法 混沌多项式展开 随机参数 空间热-结构耦合模型

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配置节点策略的绝对节点坐标平面梁单元

6

作者 王佳 张钰龙 王腾飞 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第7期1405-1411,共7页

针对传统绝对节点坐标梁单元计算效率和收敛率较低的问题,本文提出了基于配置节点策略的绝对节点坐标有限元多节点平面梁单元的构建方法。单元位移场采用非均布的P阶勒让德多项式二阶导数的零点和单元边界点作为节点进行离散插值,单元... 针对传统绝对节点坐标梁单元计算效率和收敛率较低的问题,本文提出了基于配置节点策略的绝对节点坐标有限元多节点平面梁单元的构建方法。单元位移场采用非均布的P阶勒让德多项式二阶导数的零点和单元边界点作为节点进行离散插值,单元的弹性能和动能采用P点的龙贝格数值积分算法进行计算,这种配置使单元节点与数值积分点重合。采用P-1阶拉格朗日插值函数建立单元的位移场,使用增强的连续介质力学方法推导单元的弹性力及刚度阵,基于配置节点策略,推导了多节点绝对节点坐标平面梁单元。通过经典算例分析,验证了该单元在静力学及动力学方面的表现,讨论了单元的收敛性、精确性及计算效率。 展开更多

关键词 绝对节点坐标法 配置节点策略 配置节点绝对节点坐标梁单元 多节点梁单元 增强连续介质力学 p-细化方法 勒让德多项式 拉格朗日插值

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空间薄膜天线变形/姿态耦合动力学与控制

7

作者 於祖庆 齐婷玉 +1 位作者 刘卓 田青龙 《中国机械工程》 北大核心 2025年第10期2284-2291,共8页

针对空间薄膜天线自旋过程中柔性体多尺度耦合动力学建模与控制难题,提出了一种薄膜天线混合建模与姿态解耦控制策略。采用绝对节点坐标法的薄板单元与圆截面梁单元建立了薄膜-空心撑杆混合单元动力学模型。引入薄膜非线性本构描述薄膜... 针对空间薄膜天线自旋过程中柔性体多尺度耦合动力学建模与控制难题,提出了一种薄膜天线混合建模与姿态解耦控制策略。采用绝对节点坐标法的薄板单元与圆截面梁单元建立了薄膜-空心撑杆混合单元动力学模型。引入薄膜非线性本构描述薄膜天线作动过程中张紧-松弛状态的变化。利用绝对节点坐标法可以同时描述柔性体变形与刚体转动的特性,对选定节点的位置向量梯度矩阵进行极化分解,解算出薄膜天线姿态信息并在此基础上施加比例-微分力矩控制。仿真结果表明,提出的动力学建模与控制方法可以有效地实现薄膜天线姿态跟踪误差渐进收敛。 展开更多

关键词 薄膜天线 变形/姿态耦合 绝对节点坐标法 柔性多体动力学

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柔性多体系统中间隙铰接副的磨损预测 被引量：4

8

作者 赵波 戴旭东 +1 位作者 张执南 谢友柏 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期638-644,共7页

通过集成磨损计算与柔性多体动力学,对柔性系统中间隙铰接副部位的磨损进行了预测.基于绝对节点坐标方法(ANCF)建立了柔性部件的多体动力学模型,引入连续接触力模型计算间隙铰接副部分的接触力,并采用Archard磨损模型的迭代磨损计算程... 通过集成磨损计算与柔性多体动力学,对柔性系统中间隙铰接副部位的磨损进行了预测.基于绝对节点坐标方法(ANCF)建立了柔性部件的多体动力学模型,引入连续接触力模型计算间隙铰接副部分的接触力,并采用Archard磨损模型的迭代磨损计算程序预测磨损.为了得到在不同接触情况下的磨损系数,本文中采用了径向基神经网络处理试验数据.通过对含柔性连杆的曲柄滑块机构进行仿真计算,发现当考虑部件的柔性时,得到的间隙处的冲击力大幅降低,且预测的磨损量也略有降低,这种区别会随着仿真时间的增加而变得更加明显. 展开更多

关键词 磨损预测 间隙铰接副 径向基神经网络 柔性多体动力学 绝对节点坐标方法

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柔性对多体系统中铰接副磨损的影响 被引量：4

9

作者 赵波 戴旭东 +2 位作者 张执南 谢友柏 于海洋 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期705-714,共10页

通过集成柔性多体动力学与磨损计算程序,提出了一种用于对柔性多体系统中间隙铰接副部位的磨损进行了预测的方法.基于绝对节点坐标方法(ANCF)建立了柔性部件的多体动力学模型,引入Lankanrani和Nikravesh提出的连续接触力模型计算间隙铰... 通过集成柔性多体动力学与磨损计算程序,提出了一种用于对柔性多体系统中间隙铰接副部位的磨损进行了预测的方法.基于绝对节点坐标方法(ANCF)建立了柔性部件的多体动力学模型,引入Lankanrani和Nikravesh提出的连续接触力模型计算间隙铰接副部分的法向接触力,采用Lu Gre摩擦模型计算切向摩擦力,并利用基于Archard模型的迭代计算程序计算磨损.为了提高计算效率,引入了并行计算策略.最后,通过对一个含柔性连杆的曲柄滑块机构机构进行仿真计算,发现当考虑部件的柔性时,得到的间隙处的冲击力会大幅降低,预测的磨损量也随之降低,并且随着机构柔性的增强,这种效果更为明显. 展开更多

关键词 磨损预测 间隙铰接副 柔性多体动力学 绝对节点坐标方法

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基于多项式混沌方法的柔性多体系统不确定性分析 被引量：11

10

作者 皮霆 张云清 吴景铼 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第19期2341-2343,2348,共4页

研究了柔性多体系统的参数不确定性问题。采用绝对节点坐标方法来描述柔性体的变形,运用多项式混沌方法对柔性多体系统进行不确定性分析。通过理论分析与算例研究,对比了多项式混沌方法与广泛使用的Monte Carlo方法的精度和效率。结果表... 研究了柔性多体系统的参数不确定性问题。采用绝对节点坐标方法来描述柔性体的变形,运用多项式混沌方法对柔性多体系统进行不确定性分析。通过理论分析与算例研究,对比了多项式混沌方法与广泛使用的Monte Carlo方法的精度和效率。结果表明,在相同精度要求下,多项式混沌方法在复杂柔性多体系统不确定性分析中效率更高,在工程分析中更具实用价值。 展开更多

关键词 柔性多体系统 绝对节点坐标 多项式混沌 随机响应面方法

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基于柔性多体动力学的瓦楞成型系统建模与仿真研究 被引量：2

11

作者 曹大志 赵治华 +1 位作者 强洪夫 任革学 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2012年第17期51-55,80,共6页

针对某型号瓦楞机的瓦楞成型系统,基于自主研发的多体动力学求解程序,建立其刚柔耦合动力学模型。其中张力辊、瓦楞辊等主要支撑辊简化为刚体模型;传送带由36自由度绝对节点坐标四边形壳单元划分网格,并考虑其树脂材料的正交各向异性特... 针对某型号瓦楞机的瓦楞成型系统,基于自主研发的多体动力学求解程序,建立其刚柔耦合动力学模型。其中张力辊、瓦楞辊等主要支撑辊简化为刚体模型;传送带由36自由度绝对节点坐标四边形壳单元划分网格,并考虑其树脂材料的正交各向异性特征;此外,传送带与支撑辊之间的接触采用赫兹碰撞模型和点-面检测方法描述。利用该模型,计算了传送带的偏心位移,传送带表层应力场等动响应。仿真表明:基于绝对节点坐标法建立的瓦楞成型系统的多体动力学模型,可为瓦楞机传送带的动力学行为和控制研究提供一种新的分析方法。 展开更多

关键词 柔性多体动力学 绝对节点坐标法 赫兹碰撞理论 瓦楞机 偏心位移 动应力

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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

12

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

13

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 拉格朗日乘子法 刚柔耦合动力学

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一种外LET柔顺半铰的动力学建模与分析 被引量：1

14

作者 李鹏飞 曹博宇 +2 位作者 汪振宇 赵晨 赵荣昌 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第14期1727-1733,共7页

对一种外LET柔顺半铰进行建模与动力学特性分析.采用斜率不连续的绝对节点坐标法(ANCF)建立了该柔顺半铰系统动力学方程;对外力作用下半铰中心线和外轮廓的运动变形进行仿真,与实验结果对比,证明了绝对节点坐标法对柔顺半铰动力学建模... 对一种外LET柔顺半铰进行建模与动力学特性分析.采用斜率不连续的绝对节点坐标法(ANCF)建立了该柔顺半铰系统动力学方程;对外力作用下半铰中心线和外轮廓的运动变形进行仿真,与实验结果对比,证明了绝对节点坐标法对柔顺半铰动力学建模的有效性;进一步分析了半铰外形尺寸变化对其变形规律的影响. 展开更多

关键词 柔顺机构 外LET柔顺半铰 绝对节点坐标法 斜率不连续性

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含间隙多连杆机构刚柔耦合动力学建模与分析 被引量：1

15

作者 陈修龙 江守源 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2023年第10期3366-3379,共14页

针对间隙和柔性构件对多连杆机构动力学响应的影响,研究了一种适用于多连杆机械式压力机的平面六杆机构。建立了转动副间隙矢量模型,通过Lankarani-Nikravesh法向接触力模型和改进的库伦摩擦力模型建立了转动副间隙处的碰撞力模型。基... 针对间隙和柔性构件对多连杆机构动力学响应的影响,研究了一种适用于多连杆机械式压力机的平面六杆机构。建立了转动副间隙矢量模型,通过Lankarani-Nikravesh法向接触力模型和改进的库伦摩擦力模型建立了转动副间隙处的碰撞力模型。基于绝对节点坐标法建立了柔性梁单元模型,通过拉格朗日乘子法建立了含间隙机构的刚柔耦合动力学方程,并通过Adams虚拟仿真软件验证了动力学模型和理论分析的正确性。研究间隙值和摩擦系数对机构动力学响应的影响,利用相图、Poincare映射图和分岔图对机构的非线性特性进行分析,结果表明,随着间隙值的增大和摩擦系数的减小,机构受到的影响越大,产生的响应峰值越高,同时转动副间隙处的混沌现象有所增强。 展开更多

关键词 多连杆机构 绝对节点坐标法 间隙 刚柔耦合动力学 非线性特性

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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

16

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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随机空间柔性多体系统动力学分析 被引量：8

17

作者 郭祥 靳艳飞 田强 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期1730-1742,共13页

轻质、高精度的柔性多体系统被广泛应用于实际工程领域中.由于实际设计公差、制造误差及环境温度等多种不确定因素的存在,使得柔性多体系统的结构参数(物理参数和几何参数)表现出随机性.具有随机结构参数的动力学模型能够客观地反映出... 轻质、高精度的柔性多体系统被广泛应用于实际工程领域中.由于实际设计公差、制造误差及环境温度等多种不确定因素的存在,使得柔性多体系统的结构参数(物理参数和几何参数)表现出随机性.具有随机结构参数的动力学模型能够客观地反映出真实系统的动力学行为,且结构参数的不确定性对空间柔性多体系统动力学响应的影响是不容忽视的.针对具有多个随机参数的空间柔性多体系统,提出了一种基于广义alpha算法的非侵入式随机柔性多体系统动力学计算方法.采用绝对节点坐标公式(absolute node coordinate formulation,ANCF)来描述柔性体,推导建立多体系统动力学模型.利用混沌多项式展开(polynomial chaos expansion,PCE)法构建系统随机动力学方程的代理模型,然后将随机响应面法(stochastic response surface method,SRSM)嵌入广义-alpha方法中,分别采用改进抽样的回归方法(regression method of improved sampling,RMIS)和单项求容积法则(Monte Carlo simulation,MCR)来确定样本点.将数值计算结果与蒙特卡洛模拟(Monte Carlo simulation,MCS)结果进行对比,验证了所提算法的有效性.在相同的定积分精度的条件下,根据单项求容积法则确定的样本点的计算结果稳定性更强,且其计算效率更高. 展开更多

关键词 柔性多体系统 绝对节点坐标法 混沌多项式 单项式容积法 随机响应面法

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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

18

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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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

19

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 递推算法 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平面梁有限变形下变形重构 被引量：5

20

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 逆有限元法 有限变形 平面梁

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