有限柔度多柔体系统刚柔耦合运动分析

以有限柔度多柔体系统为研究对象，建立了系统动力学的奇异摄动方程，提出了计算系统动力响应的摄动方法，定量分析了系统刚柔运动的耦合作用，并首次从动力学角度沟通了各类多体系统的内在联系。     

带有可伸展平动附件多柔体簇系统动力学拟变分原理及其应用

应用混合坐标法对多柔体簇系统进行运动学描述,得到附件和根体的动能,建立带有可伸展平动附件多柔体簇系统动力学拟变分原理。应用对合变换,得到两类变量的多柔体簇系统动力学拟变分原理。并推导其拟驻值条件对变分原理进行检验。最后,应用多柔体簇系统动力学拟Hamilton原理的拟驻值条件建立空间飞行器附件振动偏微分方程。     

大型空间结构的柔性效应

本文讨论大型空间结构的柔性效应，通过柔体建模及模型分析，区别于多刚体系统，就柔体主模诚损失对动力学方程组的影响进行了分析，同时，给出了系统较难控制的柔性效应误差及误差显式表达式。     

多柔体系统动力学碰撞研究中的若干基本问题

本文针对多柔体系统动力碰撞研究中的几个基本问题进行了全面的分析和评述,包括多柔体系统动力学方程的描述,碰撞模型的简化和处理,铰接间隙引起的碰撞问题,数值算法,实验研究,控制等几个方面,并根据目前的发现现状和研究中的存在的问题,指出了今后多柔体系统动力学碰撞研究中的发展方向。     

盘-销系统摩擦尖叫的多柔体动力学模型

基于有限单元和多柔体动力学理论,利用HYPERWORKS和ADAMS软件,建立了盘-销系统的多柔体动力学分析模型。在利用台架试验验证模型正确性的基础上,通过分析了摩擦系数、铝棒长度和法向力大小对摩擦尖叫的影响发现：只有当铝棒具有适当的长度,并且施加合适的法向力时,盘-销系统才会在一定的摩擦系数范围内产生高频振动。     

大型水平轴风力发电机浆叶稳定性研究

大型水平轴风力发电机桨叶为流－刚－柔耦合的周期时变多体系统。本文暂未考虑风载荷，分析了重力载荷和桨叶预锥角、转速等因素的变化对稳定性的影响。力学建模中，考虑了桨叶挥舞、摆振、扭转和轴向运动以及根部铰的挥舞、摆振和变矩等刚体运动。利用有限元法形成5节点18自由度的刚－柔混合梁单元模型，应用Hamilton原理建立桨叶动力学方程，求得对应的摄动方程，采用Newmark隐式积分方法求解。根据Floquet理论判断运动稳定性，计算了相关转换矩阵的特征值。结果表明预锥角对桨叶运动稳定性影响不容忽视。在通常的工况下，桨叶能够 稳定地运转。     

大规模接触转台系统动力学建模与仿真

在分析了大型柔性转台研制难点的基础上,提出了采用多柔体动力学方法进行大型柔性转台系统的建模与仿真.在解决柔性轴承大规模接触问题建模的前提下,建立了某柔性转台系统的多柔体虚拟样机,基于该虚拟样机获得了转台撑腿、外环、钢珠的位移和应力随时间、空间的变化特性.最后基于多体动力学的仿真分析结果完成了整个转台系统的疲劳寿命仿真分析.本文所建立的大型柔性转台的虚拟样机为其正式产品的工程设计验证提供了有力的技术手段.     

多柔体系统动力学建模中部件模态的选择

在多柔体系统动力学模型中,部件模态坐标的引入是导致模型高阶的主要原因．因此,降阶时主要着眼于减小用以表示部件弹性变形的部件模态数．基于部件约束模态建立多柔体系统动力学方程,通过对典型的柔性航天器系统的动力学研究,分析系统模态和部件模态之间的对应关系,利用模态价值分析准则和内平衡降阶准则进行模型降阶,根据得到的降阶系统的阶数,对部件进行模态选择,减小所选用的柔性部件模态数,建立降阶动力学方程．利用MATLAB进行动力学仿真,结果表明,通过部件模态的选择来建立降阶动力学方程是可行的．     

作大范围平动弹性梁的动力学性质

本文利用初始构形，中间构形和现时构形三种构形，给出了作大范围平动弹性结构的运动学描述方法，建立了作大范围平动弹性梁的刚－柔耦合动力学控制方程。利用Melnikov方法和数值仿真技术，讨论了作大范围平动弹性梁的全局分岔和混沌性质，通过分析表明，当大范围平动超过某一临界速度时，它对弹性结构动力学性质的影响有着决定性的作用。本文的研究将有利于柔性多体系统的刚－柔耦合动力学建模理论的发展。     

含冲击多体系统刚柔耦合虚拟样机参数修正方法

本文简要阐述了虚拟样机技术的概念及应用,分析了复杂多体系统仿真过程中存在的准确性问题。应用多体动力学软件Virtual Lab建立含冲击复杂多体系统的刚柔耦合虚拟样机模型,结合试验数据评估虚拟样机仿真的准确性。采用灵敏度方法和摄动法修正一些关键的系统参数,使散布度的仿真结果和试验结果有更好的一致性,提高了虚拟样机模型的真实度     

基于柔索冲击接触的钢板表面除锈机理及特性研究

钢板除锈预处理是产品制造中重要工艺,直接影响涂装质量和产品使用寿命,提出了一种基于柔索冲击接触实现钢板表面清洁除锈及强化的新方法。分析了柔索冲击接触钢板表面除锈机理及过程,建立了运动学方程;应用离散化方法,采用六维弹簧柔性连接建立了柔索多体系统动力学模型,基于柔索与钢板间的冲击接触理论,建立了柔索冲击接触动力学模型;应用ADAMS对单根柔索冲击接触动力学仿真,得到末端绳索接触力与速度变化规律;设计了除锈试验机,试验表明:该除锈方法可行且除锈效果良好,除锈等级达ST3级,对中小尺寸钢板表面除锈及强化具有很好应用前景。     

大型水平轴风力发电机桨叶稳定性研究

大型水平轴风力发电机桨叶为流-刚-柔耦合的周期时变多体系统。本文暂未考虑风载荷,分析了重力载荷和桨叶预锥角、转速等因素的变化对稳定性的影响。力学建模中,考虑了桨叶挥舞、摆振、扭转和轴向运动以及根部铰的挥舞、摆振和变矩等刚体运动。利用有限元法形成5节点18自由度的刚-柔混合梁单元模型,应用Hamilton原理建立桨叶动力学方程,求得对应的摄动方程,采用Newmark隐式积分方法求解。根据Floquet理论判断运动稳定性,计算了相关转换矩阵的特征值。结果表明预锥角对桨叶运动稳定性影响不容忽视。在通常的工况下,桨叶能够稳定地运转。     

某型火箭炮多形态耦合发射动力学建模与仿真分析

在刚、柔多体系统动力学的基础上,采用刚液耦合、刚弹耦合的方法,建立了某型多管火箭炮的发射动力学模型,并在模型中引入路面与轮胎的柔性接触模型,较真实全面反映了整个火箭炮系统的真实力学特征。开展了相应发射情况的仿真分析,验证了模型和方法的可行性,得到了发射架在发射过程中的动态响应,计算并分析了相应的振动特性,为多管火箭炮系统的研制、试验提供理论支持。     

受控线性多体系统传递矩阵法

受控线性多体系统的稳态运动是多体系统动力学的重要研究内容之一。本文以简单的受控多体系统为例，建立了受控线性多体系统传递矩阵法，能方便快捷地求解受控线性多体系统的稳态运动。建立了控制力作用下集中质量和弹簧阻尼铰的扩展传递矩阵和扩展传递方程。将牛顿法和受控线性多体系统传递矩阵法的计算结果进行了比较。实例表明，受控线性多体系统传递矩阵法不仅能用于受控线性多体系统的动力学分析，而且完整地保持了传递矩阵法的所有优点。     

火炮多柔体系统动力学的自动建模技术

本文介绍了火炮多柔体系统动力学的自动建模技术,包括火炮多体系统拓扑结构的自动识别、坐标系及自由度的自动确定、运动学公式的自动推导、载荷的自动施加、运动微分方程的自动组集和自动求解等。建模过程的自动化避免了繁琐的人工推导,并且可实现模型的通用性,从而可在计算机上方便地对任意类型火炮的发射过程进行仿真,有效地用于火炮设计。     

摆动活齿传动系统振动的动力学模型

针对摆动活齿传动机构的动力学特点，对摆动活齿传动系统的弯曲振动、扭转振动及其耦合效应进行了分析，并综合考虑了系统输入轴的弹性、输出轴轴承的弹性及活齿与激波器、内齿圈的啮合弹性等的影响，建立了摆动活齿传动系统的动力学模型，导出了系统的多自由度时变系数弹性动力学方程。应用矩阵迭代摄动法，对摆动活齿传动系统的固有频率进行了求解和分析。     

结构参数对双柔性臂的动力学性能影响的研究

将飞行器探测与修复机械手等效为含集中质量的双柔性臂系统，将飞行器平台作为双柔性臂系统的支承件，将末端夹持器及检测装置作为集中质量，利用假设模态法和拉格朗日方程建立了机械臂的多柔体动力学方程。借助数值方法求解了双柔性臂的动力学特性，及其在工作过程中对飞行器的冲击反力；研究了臂长、臂径、材料弹性与密度等参数对其动力学性能的影响规律。计算结果表明：参数的不合理取值会导致臂关节的角加速度突变值和支承的冲击反力增大。在该研究成果基础上，可进一步实现机械臂的优化设计。     

多体系统传递矩阵法分布式并行计算研究

多体系统传递矩阵法作为一种多体系统动力学新方法,在进行多体系统动力学分析时无需系统总体动力学方程、涉及矩阵阶次低计算速度快的优点,已被广泛用于各种多管火箭、自行火炮、坦克等复杂大型机械系统动力学分析与设计。为了提高多体系统传递矩阵法计算速度,研究了分布式并行计算的原理和方法,将MPI(Message Parallel Interface)分布式并行计算环境引入到多体系统传递矩阵法计算中。针对变截面梁的多体系统传递矩阵法动力学计算算例,设计了并行算法,分析了单机多核和分布式网络环境对计算时间的影响,结果显示通过并行计算能够大幅度提高计算效率。     

液固纵向耦合系统的受迫响应

建立了柱形贮箱中液体与弹性体纵向耦合振动的一类动力学模型，并运用Ｂｅｒｎｏｕｌｉ积分及Ｄ′Ａｌｅｍｂｅｒｔ原理导出了相应的动力学方程。发现在小幅晃动情况下，航天器的振动将构成对液体的有滞后相角的参数激励，这一滞后相角是弹性体阻尼及外激励的函数。对该动力学方程运用多尺度方法，得到液体各阶模态晃动的摄动解，从而得出固液系统纵向耦合特征的若干规律性认识     

柔性周边桁架可展开天线展开过程动力学分析和组合控制方法

针对柔性周边桁架可展开天线的展开过程提出了一种基于运动解耦的组合控制方法.首先基于多刚体拉格朗日方法并考虑柔性体的弹性势能建立了周边桁架可展开天线展开过程的多柔体动力学模型,然后根据运动学和动力学分析,将天线运动反馈分解为刚体运动和由柔性因素引起的振动两部分,分别设计了刚性控制器和柔性控制器.刚性控制器的目标是使天线做...