三维柔性多体梁系统非线性动力响应分析

研究了三维柔性多体梁系统的非线性动力响应问题。将空间柔性梁的变形分解为轴向变形以及在x-y平面的弯曲变形和在x-z平面的弯曲变形，引用各自的精确振动模态描述变形场，利用拉格朗日乘子法建立起柔性多体梁系统约束非线性动力学方程。结合Newmark直接积分法和Newton-Raphson迭代法，导出了求解该非线性代数一微分方程组的数值方法。仿真算例证明了该方法的正确性和有效性。     

柔性梁大挠度动力响应分析的多体系统方法

研究柔性梁大挠度动力响应问题，应用多体系统方法建立起大变形振动控制方程，结合Newmark直接积分法和Newton—Raphson迭代法给出了求解该非线性代数一微分方程组的数值方法。该方法一方面在随体坐标系中把子梁作为小变形处理使得变形的描述大为简化，另一方面通过随体坐标系的运动自然计及了子梁的刚体运动。数值算例证明了该方法的正确性和有效性。     

柔性梁上高速移动质量动力响应分析

与通常研究移动质量与结构的动力相互作用不同,本文认为移动质量在梁上的刚体运动不是预先知道的,即考虑Timoshenko paradox效应,建立了移动质量与柔性梁振动微分方程.然后,采用数值积分方法求解耦合系统的动力响应.数值结果表明本文的方法是正确的     

大运动柔性梁非线性动力响应分析

分析了发生横、纵振动的大运动梁的非线性动力响应,引用梁横向和纵向振动的精确模态描述变形场,利 用拉格朗日方程建立了运动梁刚柔耦合非线性动力学方程。该非线性方程自动计及了动力刚化的影响。基于Newmark 直接积分法和Newton Raphson迭代法,给出了求解该非线性方程的数值方法。仿真算例证明了本文方法的正确性和有 效性。     

浮基两刚体模型强迫振动动力响应分析

为分析浮基在外力作用下产生的强迫振动对浮基多体系统动力响应影响,将浮基多体系统简化为光滑铰接的两刚体模型,用多体动力学离散时间传递矩阵理论,并编写程序对浮基多体系统动力响应求解。分别计算浮基在周期横摇角强迫振动与波浪作用下浮基两刚体动力响应,获得浮基两刚体系统运动响应曲线。数值模拟结果表明,当横摇角强迫振动幅值、频率增加时,起吊重物的摆动更剧烈,绳索长度变化对重物摆动影响不大。在横向规则波作用下,浮基与重物的摆动幅值随绳索长度、吊臂仰角的增加而增大,随起吊重物质量变化先增大后减小。     

柔性动边界梁的弹塑性动力响应分析

实际工程中的梁结构并不是采用理想的刚性支承,而通常具有柔性动边界。该文建立了柔性动边界梁的计算模型,模型考虑了梁端有弹性支承、阻尼支承以及刚性块等情况,并利用有限差分方法对运动方程进行离散,研究分析了在动载作用下柔性动边界梁的弹塑性动力响应。研究表明:动边界对梁的变形和受力有很大的影响,与刚性支承相比,竖向弹性支承能够降低梁的振动频率,并且使梁的内力和相对位移幅值减小,从而提高结构的抗力,但提高抗力的效果与载荷作用时间的长短以及振动衰减的程度相关。     

基于简化模型的结构动力特性优化

该文采用基于变形修正的模型简化方法对原始复杂结构模型进行简化,在此基础上建立了基于变量分离技术的最大化结构基频为目标的优化模型。该文通过具体算例实现这一方法并验证其有效性,并且和基于响应曲面法的优化方法比较,分析了两种方法的优缺点。     

柔性多体系统碰撞动力学研究

摘 要：针对工程中常见的柔性多体系统碰撞过程,详细的分析了柔性多体系统的接触碰撞条件,基于非线性等效弹簧阻尼模型建立了柔性体的碰撞模型,并基于库仑摩擦模型考虑两体碰撞时的切向摩擦作用。在此基础上把柔性体碰撞模型综合到柔性多体系统动力学方程中,建立了含接触碰撞的柔性多体系统动力学模型,此模型适用于一般含碰撞的多体系统。仿真算例以柔性梁在重力场中的接触碰撞过程为对象进行动力学仿真,研究柔性梁碰撞前、碰撞过程及碰撞后的动力学特性和动态响应,以及碰撞过程碰撞力的变化规律,并与刚性梁在重力场中的接触碰撞过程进行详细的比较和分析,结果表明基于非线性等效弹簧阻尼模型建立的柔性多体系统碰撞动力学模型可以有效的分析接触碰撞过程的动力学性能,验证了模型的有效性和正确性。     

基于简化Gurtin型变分原理的平面问题动力响应分析

本文首先建立有阻尼线弹性动力学一类变量的简化Ｇｕｒｔｉｎ型变分原理,它能反映动力学初值一边值问题的全部特性。然后,以该简化Ｇｕｒｔｉｎ型变分原理为基础,提出时间域采用五次及七次一般Ｈｅｒｍｉｔｅ插值多项式插值的时间子域法和空间域采用有限元法相结合的新方法,进行了平面问题的动力响应分析。同时本文还给出了五次及七次Ｈｅｒｍｉｔｅ插值多而式无条件稳定的算法和算例。具体算例表明这种新方法的精度和计算效率都     

多柔性体系统振动问题分析研究

在以往单柔性体系统振动研究和柔性多体系统动力学理论的基础上,对包含多个柔性体在内的机械系统振动响应进行分析。通过使用ANSYS和ADAMS软件建立以曲轴活塞机构为代表的系统动力学模型,然后使用柔性体代替机构中的不同部件进行振动响应比较计算的方法,得到系统中柔性体变化与系统整体振动响应变化之间的基本规律。这些规律能够为大型系统级振动分析模型的简化和计算精度保证提供必要的参考。     

大型柔性起重臂系统回转吊装刚柔耦合动力学模型

对超大吨位轮式起重机臂架系统回转吊载时的耦合动力学特性进行了研究。利用混合坐标系描述吊臂与吊物系统的刚体运动与弹性振动,采用拉格朗日方程推导并给出了臂架系统的动力学分析模型,以梁杆单元对臂架结构进行离散,构建了该模型的有限元分析格式。模型综合考虑了回转臂架的惯性力效应、几何非线性效应和刚柔耦合效应。对某超大吨起重机进行了动态仿真,并与实测数据进行了对比,结果表明模型具有较好的准确性。     

基于绝对节点坐标法的柔性多体系统灵敏度分析

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。     

基于柔性多体动力学理论的舰船机械设备隔振系统建模

将柔性多体动力学理论应用于非线性隔振系统建模过程中,建立了线性弹性元件及非线性弹性元件的力学模型,利用该力学模型和单柔性体的动力学微分方程推导出了对舰船机械设备隔振系统动力学研究具有普适性的一般理论模型。     

规则隔震结构等效简化模型的研究

在Kelly等人研究的基础上,以结构周期、总基底剪力和总基底弯矩相等为等效准则,将多自由度结构简化为与之等效的两自由度模型结构.通过对一些规则结构的数值模拟分析,给出了这个模型结构系统参数的简化计算公式.这样对简化后的等效模型结构应用振型分解反应谱法,可求出原结构考虑高阶振型影响的结构最大地震反应.其计算简单、可不依靠计算机进行.而将这种等效方法应用于高层隔震结构,可较准确的对其最大地震反应进行预测.计算实例也证明了,这种等效方法是简便可行的.这为高层隔震结构实用设计方法的研究提供了基础.     

柔性连接钢框架简化分析的等效代替框架法

本文用变刚度的螺旋弹簧模拟钢框架梁柱节点柔性连接的弯曲特性,推导了柔性连接钢框梁单元的转角位移方程。通过引入横梁修正线刚度,将等效代替框架法推广应用于柔性连接钢框架的结构分析,其计算十分简便。     

考虑连接间隙非确定性的水中多体结构随机动力响应分析

针对水中多体结构系泊缆索和结构体连接的间隙接触不确定性所带来的系统动态特性随机性问题。考虑系泊缆索轻、柔和低阻尼特性引起的垂度效应,以及其在流场作用和间隙连接冲击下的动态伸长,采用等效弹性模量法修正了垂度的影响,建立了考虑系泊缆索动态伸长及间隙接触的系统随机广义非确定性动力学模型,利用Newmark-β方法及区间算法进行求解。计算结果表明,考虑间隙接触状态不确定性模型所带来的结构体运动学参数的均值和峰值都要大于理想铰接状态;动态张力也发生随机变化,出现很大峰值;间隙接触状态的偏转角度要大于铰接状态,有可能会引起系统的失稳;因此在研究具体水中多体结构时,应考虑连接处的接触状态,分析其随机动态特性。     

变速多移动质量耦合作用下柔性梁系统振动响应分析

针对多移动质量耦合作用下柔性梁的振动响应进行研究分析。根据柔性梁振动理论,考虑移动质量间相互运动与柔性梁弹性振动之间的耦合作用,建立了多移动质量-柔性梁系统的振动方程。采用时变力学系统数值求解方法,对多移动质量以不同运动形式作用下柔性梁系统的振动响应进行求解分析。计算结果表明：移动质量间相互运动的形式不同,梁的振动效果不同;与单个移动质量叠加作用相比,多移动质量间耦合作用下的梁的振动效果呈现显著的不同。     

基于几何非线性及小变形条件的柔性多体系统动力学

利用几何非线性的应变－位移关系，在小变形假设条件下，得到了一般柔性体变形的广义坐标二阶小量表达式。在此基础上，利用Ｋａｎｅ－Ｈｕｓｔｏｎ方法，建立计及动力刚化的柔性多体系统动力方程。仿真算例证明了该理论的正确性和有效性。     

基于非线性气弹耦合模型的风力机柔性叶片随机响应分析

为准确模拟柔性叶片在紊流风速下的气弹响应,研究叶片振动对气动载荷与气弹响应的反馈,构建包含多体系统动力学模型与气动模型的柔性叶片非线性气动弹性力学模型。在将细长柔性叶片离散为多刚体系统基础上,运用计算多体系统动力学理论和Roberson-Wittenburg的建模方法,结合叶素动量理论,采用Kaimal模型模拟脉动风速,建立风力机柔性叶片的气弹耦合方程。算例以美国可再生能源实验室(NREL)研制的5 MW近海风力机为研究对象,分析叶片的振动和叶根的挥舞与摆振力矩,研究柔性叶片振动对气动载荷影响。结果表明,叶片达到一定长度后,模拟风力机气弹响应问题时,其振动影响不可忽略。     

基于柔性多体动力学的瓦楞成型系统建模与仿真研究

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。