履带车辆的一种动力学建模

研究了履带车辆的动力学建模.将履带式车辆处理为三大刚体系统:即车体和左右两侧履带系统.其中将履带简化为柔索约束,并用"冰刀+车轮"的模式对履带约束进行了数学描述,采用多刚体系统理论建立履带车辆的力学模型.其模式对履带约束的数学描述属于一阶线性非完整约束,用描述非完整系统的Routh方程建立了履带车辆的力学模型.     

受非完整约束多刚体系统的动力学方程

本文利用速度空间的概念，将多刚体系统所受的完整和非完整约束作为速度空间中的嵌入流形，由Ｊｏｕｒｄｉａｎ原理导出以流形曲线坐标表示的受完整和非完整约束多刚体系统的动力学方程，并利用本文结合讨论了一个平面开链机械臂动力学方程的建立过程。     

考虑土壤剪切变形的铰接式履带车辆转向性能

为了准确计算求解铰接式履带车辆行驶转向过程中的运动学和力学相关参数,在综合考虑土壤剪切变形和履带滑移/滑转的基础上,采用数学建模的方法建立了铰接式履带车辆行驶转向过程中转向液压缸的运动学模型、转向液压缸的力学模型、铰接式履带车的运动学模型以及履带与地面之间的力学模型;从理论上推导出铰接式履带车行驶转向过程中转向液压缸的角速度、角加速度以及转向半径、履带受到的土壤剪切阻力、转向阻力矩等参数的计算公式,并以某一具体车型为例进行了求解分析。最后采用虚拟样机对所建立的运动学和力学模型进行了验证。该研究成果能为铰接式履带车辆的平稳转向控制以及铰接机构的结构优化等提供理论依据。     

分析力学基本微分原理在刚体系统动力学中的应用

本文试图把分析力学中已经发展成熟的基本方法应用于刚体系统动力学的研究。首先给出三类空间(坐标空间,速度空间和加速度空间)中刚体虚位移的定义,在此基础上,把分析力学的三个基本微分原理(D'Alembert—Lagrange原理,Bertrand—Jourdain原理和Gauss原理推广到适用于刚体系统、对有非线性非完整约束的刚体系统,应用Bertand—Jourdain原理推广了Wittenburg方程。应用Gauss原理,推导出有二阶非线性非完整约束的刚体系统运动方程。     

履带-地面耦合系统机理分析与建模

针对以往研究中以履带或地面土壤做单一对象而忽略了履带与地面相互作用的问题,对履带-地面耦合系统进行机理分析,建立履带-地面耦合系统数学模型,利用地面力学特性参数和履带行走机构特性参数分析履带-地面耦合系统的摩擦力和侧面推土力,对履带-地面间的相互作用关系进行定量描述。利用Recurdyn仿真分析软件验证所提模型的有效性,并进一步揭示履带-地面耦合系统的机理规律。该模型可为履带车辆的通过性和牵引性研究提供基础。     

非线性变参数车-轨-桥耦联系统动力学建模

考虑车辆-轨道-桥梁间的非线性刚度和阻尼特性,建立系统在垂向和横向轨道不平顺条件下的动力学模型。将车辆模拟为质量-弹簧-阻尼多刚体系统,轨道和桥梁则分别为由有限个变参数弹性约束相联系的欧拉梁,利用分段线性化方法描述弹性约束的非线性刚度和阻尼特性,数值求解系统的动力学响应。研究表明:系统间的非线性变参数约束对改善结构的动力性能有着重要的影响,特别是对于拉压不对称的非线性约束情形,系统则表现出良好的综合动力性能。     

全地形铰接式履带车辆俯仰运动性能

为了准确求解全地形铰接式履带车辆俯仰运动过程中的运动学和力学相关参数,在深入研究全地形铰接式履带车辆俯仰运动机理的基础上,采用数学建模的方法建立了全地形铰接式履带车辆俯仰运动过程中的运动学和力学模型,理论上推导出用于求解前后车体最大俯仰角度、俯仰高度、重心运动轨迹半径以及车辆顺利完成俯仰运动时铰接机构所需要提供的最小拉力等的理论计算公式,并以某一具体铰接式履带车辆为例进行了数值求解。最后,采用虚拟样机技术对所建立的理论模型进行了验证,结果表明:理论计算值与虚拟样机仿真得到的结果较为接近,其相对误差均没有超过15%,满足工程实践的要求,进而验证了理论模型的正确性。该研究成果可为全地形铰接式履带车辆的结构设计和优化以及俯仰液压缸的选型等问题提供理论依据。     

关系模式到XML Schema的约束保留映射

随着XML逐渐成为网络数据表示和交换的标准，将关系数据描述为XML格式已经成为一种趋势。针对这种情况，提出了关系模式到XML Schema的保留约束映射算法，通过对关系模式和XML Schema数学建模，定义模式映射模板，将关系模式转化为XML Schema模式的描述，实现关系数据到XML文档的转化。由于在数学建模过程中充分保留了语义约束信息，与同类研究相比，算法的映射结果可以更完整的描述关系模式的结构和语义信息，保证了数据的连贯性。     

月壤静力学特性的离散元模拟

以典型月壤的物理力学性质为参照标准,采用颗粒流程序PFC3D对月壤静力学特性进行了离散元模拟研究。通过离散元模拟三轴试验反复调整颗粒细观参数,建立了月壤离散元接触力学模型;描述了月面探测车辆行驶下的月壤承压特性模型与剪切特性模型;从月面探测车辆的行驶观点出发,模拟压板试验,得出了载荷-沉降关系;通过模拟履带板试验得出了剪切应力-位移关系。最后,计算出了月壤的变形模量K为1635kN／m^n＋2、变形指数n为1．22,剪切变形模量k为1．35cm。结果表明,模拟试验值与模型预测趋势一致。     

一般力学广义变分原理的对偶形式

应用对合变换,将一类变量变分原理的驻值条件变换为两类变量的基本方程．按照广义力和广义位移之间的对应关系,将各基本方程乘上相应的虚量,代数相加,然后积分,进而建立了完整系统和非完整系统两类变量广义变分原理的2种对偶形式．应用类似的方法,建立了完整系统和非完整系统三类变量广义变分原理的2种对偶形式．一般力学是基础力学,建立一般力学广义变分原理的对偶形式,对研究变形体力学和力学以外的其他学科的广义变分原理的对偶形式有重要的参考价值。     

拉格朗日方程及尼尔森方程在刚体定点运动中的应用

本文采用分析力学方法,经过严密的数学演算,推导出了全部欧拉动力学方程,从而完成了拉格朗日方程、尼尔森方程与经典的欧拉动力学方程之间的转换、并进而应用尼尔森方程建立了对称重刚体定点运动的微分方程。通过本文的论证,可以看出:在研究刚体定点运动时,分析力学可以完全代替经典的方法,建立系统的理论;并且在研究复杂的定点运动系统时,由于分析力学方程中不包含系统内所有的约束反力,所以也比经典方法优越得多。可以肯定,分析力学的这些优点,将会随着其应用范围的不断扩大,而得到越来越显著的发挥。     

基于ADAMS的曲柄连杆系虚拟样机建模

利用Pro／E的MECHANISM／Pro接口将Pro／E建立的曲柄连杆系装配模型输出为ADAMS可识别的文件类型。通过各种约束定义刚体相对运动关系,以约束的形式将不同的刚体系统连接起来构成一个多刚体动力学模型,宅成了曲柄连杆系虚拟样机的建模。     

折叠机翼变体飞机的动力学建模与分析

文章研究了多刚体系统动力学理论应用于折叠机翼变体飞机动力学建模的方法,考虑变体飞机为一个完整的多刚体系统,建立了能够完整描述变形过程的动力学模型.针对对称变形和非对称变形进行了变体飞机的动态变量特性分析,并基于MATLAB-Simulink仿真环境,建立了非线性数值仿真模型.以某型折叠机翼变体飞机为算例进行了仿真,结果表明建模方法正确可行.     

新型Vakonomic模型

Vakonomie模型是变分公理化模型.应用一般力学的广义变分原理,建立了一个重要的数学关系,说明了广义速度和广义坐标之间的微分关系对非完整系统也成立,进而消除了原Vakonomic模型中的不合理部分,建立了新型Vakonomic模型.应用这类模型可以导出非完整系统的合理的动力学方程,进而求得问题的合理解答.该类解答与一些知名学者得到的合理解答相吻合.     

车辆半主动隔振系统减振分析

履带车辆半主动悬挂是车辆悬挂系统的发展方向，磁流变可控阻尼器的出现，使车辆悬挂系统实时阻尼控制成为车辆减振的有效方式．基于磁流变体本构关系的Bingham模型，在对自行研制的双出杆剪切阀式磁流变减振器进行实验研究的基础上，对影响磁流变减振器阻尼力的各种因素进行了综合分析．将半主动悬挂系统看成是一个智能材料与结构，其中驱动元件采用磁流变阻尼器，并通过传感元件采集振动信息，依靠信息处理单元对采集到的信息进行分析、处理，进而实时改变磁流变阻尼器的阻尼力，使悬挂系统的工作性能得到改善．建立了四自由度车辆悬挂系统的动力学模型，并应用非线性随机振动理论，在对模型输入进行过滤白噪声简化的基础上。探讨了用FPK法解方程的可能途径．     

一种全向滚动球形机器人的动力学分析与仿真

研究了一种全向滚动球形机器人的动力学建模、分析与仿真方法．根据机器人所受的非完整约束,建立了其运动学模型．根据机器人的结构特征和Lagrange-Routh方程,建立了其动力学模型,给出了消去未知Lagrange乘子的策略．得到了该球形机器人的完整动力学模型,即控制机器人运动的强耦合二阶微分方程组．建立了描述该球形机器人完整动力学方程的仿真模型．运动实例的动力学分析和仿真结果验证了该方法的有效性．     

履带行走机构张紧力分析

基于多体动力学原理,根据高速履带车辆的实体结构,使用多体动力学软件Recurdyn建立履带车辆的多刚体模型,改变预张力、速度、路面等影响履带张紧力变化的因素,进行多组仿真计。对比仿真结果可知,预张紧力的增大使张紧力增大,速度的提高使履带张紧力的振动幅度变小,干沙路面张紧状况不够理想,容易出现脱轮现象。     

车辆滑柱连杆悬架运动特性分析的多刚性方法

本文介绍了多刚体系统最大数量坐标法运动学分析的基本原理，建立了车辆滑柱连杆式悬架运动分析的多刚体系统模型，通过对计算机模拟结果的分析，得出了一些有意义的结论。     

汽车弯道制运过程的计算分析

建立简单的汽车弯道制动数学力学模型，分析车辆参数和使用因素对汽车弯道制动稳定性的影响。这对汽车制动系统的设计和车辆运用具有一定的参考价值。     

土壤与非光滑表面减粘降阻界面动力学模型

根据土壤车辆系统力学的理论，对具有普遍意义的波纹非光滑形态建立了波纹形仿生推土板切削粘性土壤时的切削阻力力学模型，并进行了实验验证，计算值与实测值吻合很好，同时进行了非光滑表面减粘降阻机理分析。