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德国工程力学大师马格努斯的学术贡献 被引量:2
1
作者 刘延柱 《力学与实践》 北大核心 2017年第4期417-420,共4页
德国工程力学大师马格努斯(Kurt Magnus,1912—2003)于1912年生于德国的马格德堡(Magdeburg).1932年毕业于哥廷根大学.历任哥廷根大学讲师,斯图加特工业大学教授,慕尼黑工业大学教授和力学研究所所长,德国力学期刊Archive of Applied Me... 德国工程力学大师马格努斯(Kurt Magnus,1912—2003)于1912年生于德国的马格德堡(Magdeburg).1932年毕业于哥廷根大学.历任哥廷根大学讲师,斯图加特工业大学教授,慕尼黑工业大学教授和力学研究所所长,德国力学期刊Archive of Applied Mechanics的主编,直至1980年退休.2003年以91岁高龄病逝于慕尼黑.马格努斯是德国工程动力学学科当之无愧的引领人.他和他的学生在德国工程动力学领域引领了一代发展进程.文中简要叙述马格努斯在刚体动力学、陀螺力学、多体系统动力学等学科以及力学教育领域内的杰出贡献. 展开更多
关键词 马格努斯 工程动力学 刚体动力学 陀螺力学 多体系统动力学
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薄膜天线航天器刚-柔-热耦合动力学建模与复合控制研究
2
作者 陈呈 刘翔 《应用数学和力学》 北大核心 2025年第3期283-297,共15页
大型空间薄膜天线在深空探测、天基预警、对地观测等领域具有广阔的应用前景.由于薄膜天线具有大、轻、柔的显著特征,其动力学与控制问题十分复杂且突出.与此同时,由于天线工作性能的需求,天线在轨运行时必须保持极高的指向精度和形面精... 大型空间薄膜天线在深空探测、天基预警、对地观测等领域具有广阔的应用前景.由于薄膜天线具有大、轻、柔的显著特征,其动力学与控制问题十分复杂且突出.与此同时,由于天线工作性能的需求,天线在轨运行时必须保持极高的指向精度和形面精度.这就要求我们对薄膜航天器进行精细的动力学分析与有效的主动控制设计.该文针对一类平面张拉式薄膜天线进行刚-柔-热耦合动力学建模与复合控制问题的研究.首先,基于非线性有限元方法建立了薄膜天线结构的非线性动力学模型,并对该模型进行了模型降阶.然后,基于非线性降阶模型并考虑空间热环境的影响,采用混合坐标法建立了航天器的刚-柔-热耦合动力学模型.最后,采用合力合成控制方法结合拉索作动的非线性振动控制策略,对航天器的姿态运动和非线性振动进行了同步、复合控制. 展开更多
关键词 薄膜天线 刚-柔-热耦合动力学建模 非线性振动 复合控制
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刚-柔耦合动力学系统的建模理论研究 被引量:45
3
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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柔性多体系统动力学实验研究 被引量:8
4
作者 王建明 洪嘉振 +1 位作者 王示 周学军 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第2期107-111,共5页
本文针对一平面两杆机构开展了柔性多体系统动力学实验研究。文中介绍了实验系统的组成;阐述了基于应变法测量作大范围运动柔性梁弹性振动位移的原理;描述了包括模态分析和动力学响应实验在内的实验过程和结果。
关键词 柔性 多体动力学实验 应变法 振动位移测量
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柔性多体系统动力学研究现状与展望 被引量:34
5
作者 刘铸永 洪嘉振 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期411-416,共6页
对柔性多体系统动力学的研究现状进行了概括和总结,主要从柔性体建模方法、刚柔耦合动力学、接触碰撞问题、多物理场耦合、微分代数方程求解技术、控制方法、设计优化及软件开发和实验研究等几个研究方向进行总结,并对未来的研究方向做... 对柔性多体系统动力学的研究现状进行了概括和总结,主要从柔性体建模方法、刚柔耦合动力学、接触碰撞问题、多物理场耦合、微分代数方程求解技术、控制方法、设计优化及软件开发和实验研究等几个研究方向进行总结,并对未来的研究方向做了展望。 展开更多
关键词 柔性多体系统 动力学 建模理论 计算方法 试验研究
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动力刚化与多体系统刚-柔耦合动力学 被引量:36
6
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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柔性多体系统弹性碰撞动力学建模 被引量:9
7
作者 盛立伟 刘锦阳 余征跃 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第10期1790-1793,1797,共5页
以平面柔性双摆为研究对象,基于Hertz接触理论,考虑几何非线性,用变分原理建立了柔性体的动力学变分方程,根据运动学约束关系,运用缩并法,建立了柔性双摆系统接触碰撞的动力学方程.首先通过柔性单摆和固定刚性物体的撞击实验验证了建模... 以平面柔性双摆为研究对象,基于Hertz接触理论,考虑几何非线性,用变分原理建立了柔性体的动力学变分方程,根据运动学约束关系,运用缩并法,建立了柔性双摆系统接触碰撞的动力学方程.首先通过柔性单摆和固定刚性物体的撞击实验验证了建模理论的正确性.在此基础上,对柔性双摆系统进行仿真计算,得到了撞击力变化规律,并揭示了横向变形和角速度在冲击波传播过程中的突变现象. 展开更多
关键词 柔性多体系统 弹性碰撞 动力学
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变拓扑多体系统动力学的全局仿真 被引量:19
8
作者 洪嘉振 倪纯双 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 1996年第5期633-637,共5页
对于在运动过程中系统自由度会发生改变的变拓扑复杂机械系统,提出基本系统与当前系统的概念,采用约束激活的思想,实现系统拓扑结构在仿真过程中自动切换.以笔者开发的多体系统动力学仿真软件DAMB为基础,将其扩展为可进行变拓... 对于在运动过程中系统自由度会发生改变的变拓扑复杂机械系统,提出基本系统与当前系统的概念,采用约束激活的思想,实现系统拓扑结构在仿真过程中自动切换.以笔者开发的多体系统动力学仿真软件DAMB为基础,将其扩展为可进行变拓扑多体系统动力学全局仿真的软件系统. 展开更多
关键词 变拓扑 多体系统 发射动力学 动力学仿真
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平面柔性多体系统正碰撞动力学建模理论研究 被引量:12
9
作者 董富祥 洪嘉振 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1042-1048,共7页
针对目前柔性多体系统碰撞动力学建模方法存在的不足,对影响碰撞动力学仿真的主要因素如柔性体建模和碰撞初始条件进行分析,建立起基于变约束的柔性体碰撞动力学方程。首先,为了解决子结构法在处理碰撞界面搜索时面临的难题,引入多体系... 针对目前柔性多体系统碰撞动力学建模方法存在的不足,对影响碰撞动力学仿真的主要因素如柔性体建模和碰撞初始条件进行分析,建立起基于变约束的柔性体碰撞动力学方程。首先,为了解决子结构法在处理碰撞界面搜索时面临的难题,引入多体系统柔性体有限元描述方法,推导出凸形柔性体接触点间法向位移约束的二阶导数形式。其次,从碰撞引起的接触界面速度不连续机理出发,结合连续介质力学间断面理论,给出碰撞瞬时由物体本身物理性质决定的接触位置处速度跳跃公式。最后对两弹性圆盘低速碰撞问题进行数值仿真。结果表明本文提出的改进方法符合力学基本原理,仿真结果满足收敛性要求。 展开更多
关键词 平面柔性多体系统 碰撞 建模方法 速度跳跃条件 间断面
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刚柔耦合系统动力学研究进展 被引量:41
10
作者 洪嘉振 尤超蓝 《动力学与控制学报》 2004年第2期1-6,共6页
首先简要回顾了柔性多体系统动力学前期研究的3个阶段,针对传统零次近似模型的缺陷提出了新的建模理论,并在新的一次近似耦合模型的基础上,就“动力刚化”问题和刚柔耦合动力学问题中的离散化方法与实验等方面进行研究;研制了供理论研... 首先简要回顾了柔性多体系统动力学前期研究的3个阶段,针对传统零次近似模型的缺陷提出了新的建模理论,并在新的一次近似耦合模型的基础上,就“动力刚化”问题和刚柔耦合动力学问题中的离散化方法与实验等方面进行研究;研制了供理论研究和动力学现象揭示的实验平台.文中对所取得的研究成果进行介绍,文末对今后的研究方向进行了展望。 展开更多
关键词 刚柔耦合系统 系统动力学 建模理论 变形理论 柔性多体系统
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工科理论力学教学体系改革的探索与实践 被引量:18
11
作者 洪嘉振 杨长俊 《力学与实践》 CSCD 北大核心 1999年第6期55-57,共3页
本文针对目前工科理论力学教学体系的现状,从当前工程的需要、计算技术的冲击与面向21世纪等角度提出理论力学教学体系必须进行改革的原因.重点介绍了所编写的理论力学教材新体系.
关键词 理论力学 教学体系 教学改革 工科
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刚柔耦合系统动力学建模及分析 被引量:11
12
作者 胡振东 洪嘉振 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 1999年第10期1087-1093,共7页
准确预测经历大范围刚体运动和弹性变形的柔性体的行为,是当前柔性多体系统动力学领域关注的主要课题· 基于线性理论的传统方法由于无法计及动力刚化效应,导致在许多实际应用中得到错误的结果· 本文从离心力势场的概念出发... 准确预测经历大范围刚体运动和弹性变形的柔性体的行为,是当前柔性多体系统动力学领域关注的主要课题· 基于线性理论的传统方法由于无法计及动力刚化效应,导致在许多实际应用中得到错误的结果· 本文从离心力势场的概念出发,应用Hamilton原理建立了具有动力刚化效应的刚柔耦合系统的运动方程,证明了该方程解的周期性,并采用了Frobenius方法给出了其精确解的一般形式· 通过算例分析了刚体运动对弹性运动的模态和频率的影响· 展开更多
关键词 刚柔耦合系统 建模 动力学 柔性多体系统
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柔性多体系统接触/碰撞动力学的若干关键问题 被引量:8
13
作者 韩石磊 洪嘉振 《力学与实践》 CSCD 北大核心 2011年第2期1-7,共7页
归纳了柔性多体系统接触/碰撞动力学中的4个关键问题:接触区域的处理方法、接触作用的力学模型、柔性体的运动学描述和约束问题的数值方法.针对这4个问题,综述了柔性多体领域和有限元领域的现有方法,指出了这些方法的优点和不足.进一步... 归纳了柔性多体系统接触/碰撞动力学中的4个关键问题:接触区域的处理方法、接触作用的力学模型、柔性体的运动学描述和约束问题的数值方法.针对这4个问题,综述了柔性多体领域和有限元领域的现有方法,指出了这些方法的优点和不足.进一步提出了柔性多体系统接触/碰撞问题的发展趋势. 展开更多
关键词 柔性多体系统 碰撞 接触 运动学描述 接触力元 接触约束 微分代数方程
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多体系统动力学求解与动画输出的并行处理 被引量:2
14
作者 刘勇 洪嘉振 杨辉 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第1期131-135,共5页
在介绍了多体系统动力学的建模方法及数值仿真的原理之后,着重介绍如何利用局域网 的技术,在多台计算机之间实现数值求解和动画计算与输出的并行处理、用一个柔性索动力学 仿真算例,论证了该技术的可行性,为多体系统动力学仿真的并... 在介绍了多体系统动力学的建模方法及数值仿真的原理之后,着重介绍如何利用局域网 的技术,在多台计算机之间实现数值求解和动画计算与输出的并行处理、用一个柔性索动力学 仿真算例,论证了该技术的可行性,为多体系统动力学仿真的并行处理打下了基础. 展开更多
关键词 多体系统 动力学 并行处理 动画输出 数值求解
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完全笛卡尔坐标描述的多体系统动力学 被引量:32
15
作者 刘延柱 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 1997年第1期84-94,共11页
用完全笛卡尔坐标描述多体系统的运动学和动力学在提高计算效率方面有突出优点.导出用完全笛卡尔坐标表示的刚体及多体系统的动量和动量矩的解析式,给出与之对应的广义惯量矩阵概念,建立无力矩状态下用完全笛卡尔坐标描述的多体系统... 用完全笛卡尔坐标描述多体系统的运动学和动力学在提高计算效率方面有突出优点.导出用完全笛卡尔坐标表示的刚体及多体系统的动量和动量矩的解析式,给出与之对应的广义惯量矩阵概念,建立无力矩状态下用完全笛卡尔坐标描述的多体系统动力学的一阶微分方程组。 展开更多
关键词 刚体动力学 多体动力学 航天器 姿态动力学
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变拓扑柔性多体系统接触碰撞动力学研究 被引量:4
16
作者 洪嘉振 刘铸永 《动力学与控制学报》 2013年第1期5-11,共7页
在实际工程领域中存在着大量接触碰撞等非连续动力学问题,现有的解决柔性多体系统连续动力学过程的建模理论与方法,已经无法解决或无法很好解决这些问题.本文基于变拓扑思想,提出了附加接触约束的柔性多体系统碰撞动力学建模理论;通过... 在实际工程领域中存在着大量接触碰撞等非连续动力学问题,现有的解决柔性多体系统连续动力学过程的建模理论与方法,已经无法解决或无法很好解决这些问题.本文基于变拓扑思想,提出了附加接触约束的柔性多体系统碰撞动力学建模理论;通过设计柔性圆柱杆接触碰撞实验,验证了所提出附加约束接触碰撞模型的有效性;针对柔性多体系统全局动力学仿真面临时间和空间的多尺度问题,提出多变量的离散方法,从而提高了柔性多体系统非连续动力学的仿真效率. 展开更多
关键词 柔性多体系统 接触碰撞 变拓扑 数值仿真 实验研究
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基于高斯原理的多体系统动力学建模 被引量:13
17
作者 刘延柱 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第6期940-945,共6页
基于高斯最小拘束原理,以释放中的绳系卫星为背景,建立地球引力场内变长度大变形柔索联系的多体系统动力学模型.利用基尔霍夫动力学比拟方法将柔索的变形转化为刚性截面沿中心线的转动,使包含刚性分体与变形体的刚柔耦合系统转化为由柔... 基于高斯最小拘束原理,以释放中的绳系卫星为背景,建立地球引力场内变长度大变形柔索联系的多体系统动力学模型.利用基尔霍夫动力学比拟方法将柔索的变形转化为刚性截面沿中心线的转动,使包含刚性分体与变形体的刚柔耦合系统转化为由柔索的刚性截面与刚性分体组成的广义多刚体系统.由于刚性截面的局部小变形沿弧坐标的积累不受限制,适合描述柔索的超大变形.文中对此刚柔耦合多体系统导出其在地球引力场中的拘束函数,考虑各分体在空间中相对位置的几何约束条件,利用拉格朗日乘子构成以条件极值问题为特征的数学模型.将高斯原理用于多体系统动力学的建模,其特点是以寻求函数极值的变分方法代替微分方程,通过数值计算直接得出运动规律.其形式统一,不随系统拓扑结构的变化而改变,也无需区分树系统或非树系统.对于带控制的多体系统,动力学分析还可根据技术需要与系统的优化结合进行. 展开更多
关键词 高斯最小拘束原理 多体系统动力学 基尔霍夫弹性杆模型 绳系卫星
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考虑刚-柔-热耦合的板结构多体系统的动力学建模 被引量:4
18
作者 张炜华 刘锦阳 《动力学与控制学报》 2016年第5期438-447,共10页
对热载荷作用下中心刚体与大变形薄板多体系统的动力学建模问题进行研究.基于Kirchhoff假设,从格林应变和曲率与绝对位移的非线性关系式出发,推导了非线性广义弹性力阵,用绝对节点坐标法建立了大变形矩形薄板的有限元离散的动力学变分方... 对热载荷作用下中心刚体与大变形薄板多体系统的动力学建模问题进行研究.基于Kirchhoff假设,从格林应变和曲率与绝对位移的非线性关系式出发,推导了非线性广义弹性力阵,用绝对节点坐标法建立了大变形矩形薄板的有限元离散的动力学变分方程.为了考虑刚体姿态运动、弹性变形和温度变化的相互耦合作用,推导了热流密度与绝对节点坐标之间的关系式.引入系统的运动学约束方程,建立了中心刚体-矩形板多体系统的考虑刚-柔-热耦合的热传导方程和带拉格朗日乘子的第一类拉格朗日动力学方程.为了有效地提高计算效率,将改进的中心差分法和广义-α法相结合,求解热传导方程和动力学方程,差分后的方程通过牛顿迭代法耦合求解.对刚-柔耦合和刚-柔-热三者耦合两种模型的仿真结果进行比较表明,刚体运动对温度梯度和热变形的影响显著.此外,本文建模方法考虑了几何非线性项,因此也考虑了热膨胀引起的轴向变形对横向变形的影响. 展开更多
关键词 大变形薄板多体系统 刚-柔-热耦合 改进的中心差分法
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柔性机械臂系统逆动力学及驱动规律的研究 被引量:1
19
作者 于清 洪嘉振 《应用力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第4期98-102,共5页
研究了柔性机械臂系统的逆动力学问题及其联接铰驱动规律。在柔性多体系统动力学单向递推组集建模方法的基础上,建立了树形及含闭环的柔性多体系统正逆动力学问题同时计算的等价公式。通过一空间机械臂的数值仿真,讨论了构件的柔性效应... 研究了柔性机械臂系统的逆动力学问题及其联接铰驱动规律。在柔性多体系统动力学单向递推组集建模方法的基础上,建立了树形及含闭环的柔性多体系统正逆动力学问题同时计算的等价公式。通过一空间机械臂的数值仿真,讨论了构件的柔性效应对系统的驱动力(矩)及实际运动规律的影响。 展开更多
关键词 柔性多体系统 机械臂 逆动力学问题 驱动规律
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杆网系统基于高斯原理的动力学建模 被引量:8
20
作者 刘延柱 《动力学与控制学报》 2018年第4期289-294,共6页
讨论由任意数量弹性细杆组成任意拓扑结构的杆网系统.叙述其基于高斯最小拘束原理的动力学建模方法.其工程背景为航天技术中的可展网架式结构.采用Kirchhoff模型描述弹性杆的运动,其大变形的幅度可不加限制.导出杆网系统拘束函数的普遍... 讨论由任意数量弹性细杆组成任意拓扑结构的杆网系统.叙述其基于高斯最小拘束原理的动力学建模方法.其工程背景为航天技术中的可展网架式结构.采用Kirchhoff模型描述弹性杆的运动,其大变形的幅度可不加限制.导出杆网系统拘束函数的普遍形式及联结铰对杆件的几何约束条件.所述动力学模型可直接应用变分方法确定杆网系统的运动,无需建立和求解动力学微分方程.利用拘束函数的最小值条件从杆件的各种可能运动中确定其真实运动.联结铰的约束条件可在供选择的可能运动中预先给予满足.对于杆件充分柔软的特殊情形,忽略其抗弯和抗扭刚度,但考虑其拉伸变形,则杆网系统转化为由柔索组成的索网系统.以5杆系统为例说明此建模过程. 展开更多
关键词 空间杆网系统 高斯最小拘束原理 Kirchhoff弹性杆模型
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