作大范围运动功能梯度材料梁的动力学特性研究

发布时间：2022-10-30 20:08

　　采用假设模态法和有限元法两种离散方法描述柔性梁的变形场,对作大范围运动的中心刚体-功能梯度材料梁的动力学特征进行研究。假设功能梯度材料的物理参数为沿着梁厚度方向变化的幂函数,考虑梁的纵向拉伸变形和横向弯曲变形,同时计及横向弯曲变形引起的纵向缩短,即非线性耦合项,运用第二类Lagrange方程推导得到两种不同离散方法描述的具有统一形式的系统刚柔耦合动力学方程。通过与假设模态法的数值仿真结果对比,验证所建立有限元模型的正确性。通过大变形算例,说明基于小变形假设的假设模态法计算上的局限性。在此基础上讨论功能梯度指数对作大范围转动柔性梁动力学特性的影响。结果表明基于小变形假设的假设模态法并不能处理大变形问题;在功能梯度材料梁其他物理参数不变的条件下,梁的最大位移随着功能梯度指数N增大而增大;横向弯曲固有频率会随着转速的增加而变大;当转速一定时,固有频率会随着功能梯度指数N增大而减小。 

【文章页数】：13 页

【文章目录】：
1 旋转功能梯度材料梁动力学模型
    1.1 系统的物理模型
    1.2 系统的动能和势能
    1.3 有限元法
    1.4 系统的动力学方程
2 动力学仿真
    2.1 大范围运动规律已知的系统动力学特征
    2.2 横向弯曲固有频率分析
3 结 论


【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑端部质点的中心刚体-楔形梁系统动力特性研究[J]. 张弛,范纪华,章定国,谌宏,方海峰,吴群彪.  力学季刊. 2018(02)
[2]基于变形场不同离散方法的柔性机器人动力学建模与仿真[J]. 范纪华,章定国.  力学学报. 2016(04)
[3]基于无网格点插值法的旋转悬臂梁的动力学分析[J]. 杜超凡,章定国.  物理学报. 2015(03)
[4]径向基点插值法在旋转柔性梁动力学中的应用[J]. 杜超凡,章定国,洪嘉振.  力学学报. 2015(02)
[5]中心刚体-功能梯度材料梁系统的动力学特性[J]. 黎亮,章定国,洪嘉振.  机械工程学报. 2013(13)
[6]功能梯度材料的研究现状及展望[J]. 李信,刘海昌,滕元成,鲁伟员.  材料导报. 2012(S1)
[7]刚-柔耦合多体系统动力学建模与数值仿真[J]. 杨辉,洪嘉振,余征跃.  计算力学学报. 2003(04)
[8]旋转梁的固有频率计算[J]. 蹇开林,殷学纲.  重庆大学学报(自然科学版). 2001(06)

博士论文
[1]基于无网格法的刚—柔耦合系统的动力学建模与仿真[D]. 杜超凡.南京理工大学 2017

硕士论文
[1]作大范围运动柔性梁和柔性薄板刚柔耦合动力学建模与仿真[D]. 吴胜宝.南京理工大学 2009



本文编号：3699403