基于绝对节点坐标方法的柔性多体系统动力学研究与应用

发布时间：2023-03-26 16:18

　　多刚体系统动力学理论已经相当成熟与完善。随着技术的进步，柔性航天器、柔性细长机械臂、列车电力牵引线系统等众多现代高速、轻质柔性多体系统被应用到各个领域。这些系统在工作时通常表出做大范围刚性运动与其自身结构大变形相互耦合的动力学特性。研究表明基于小变形、小转动假设的传统柔性多体系统建模方法不能得到这些柔性多体系统动力学问题的精确结果。绝对节点坐标方法的诞生开创了多体系统动力学研究的新时代。它促使多体系统动力学理论与有限元理论进一步整合，基于绝对节点坐标的梁、板、壳单元均为等参单元，基于绝对节点坐标方法推导建立的多体系统动力学方程具有常数系统质量矩阵、不存在科氏力和离心力项，能精确的描述柔性系统的刚性运动。以上这些特点使绝对节点坐标方法比传统方法更能精确的描述多体系统动力学问题特别是柔性大变形、大转动系统动力学问题。绝对节点坐标法已被认为是多体系统动力学研究历史上的一个重要进展之一。它自诞生以来一直是多体系统动力学研究领域的热点问题之一。在以前研究的基础上，本文采用绝对节点坐标方法在多体系统动力学理论及应用方面进一步做了如下创新性研究： 1)将多种经典的系统动力学微分-代数方程组(DAEs...

【文章页数】：147 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题来源、目的和意义
    1.2 国内外研究概况
    1.3 本文研究内容、创新点与组织结构
    1.4 本章小结
2 绝对节点坐标方法的理论基础
    2.1 引言
    2.2 连续介质力学基础
    2.3 基于绝对节点坐标的主要有限单元
    2.4 基于绝对节点坐标方法的多体系统典型约束表达
    2.5 本章小结
3 大变形多体系统动力学方程的求解算法研究
    3.1 引言
    3.2 多体系统动力学方程的经典求解算法
    3.3 基于增广拉格朗日方法的一类混合求解算法
    3.4 仿真算例
    3.5 本章小结
4 具有分数导数本构的粘弹性大变形多体系统动力学研究
    4.1 引言
    4.2 粘弹性材料阻尼特性元件的三参数分数导数模型
    4.3 仿真算例
    4.4 具有分数导数本构的粘弹性多体系统动力学方程推导
    4.5 仿真算例
    4.6 本章小结
5 含间隙运动副的多体系统接触碰撞动力学研究
    5.1 引言
    5.2 基于绝对节点坐标的含平面间隙转动副多体系统动力学研究
    5.3 基于绝对节点坐标的含间隙球铰多体系统动力学研究
    5.4 仿真算例
    5.5 本章小结
6 双连杆柔性机械臂建模及末端点轨迹跟踪控制研究
    6.1 引言
    6.2 基于绝对节点坐标方法的双连杆柔性机械臂建模
    6.3 基于假设模态方法的双连杆柔性机械臂建模
    6.4 双连杆柔性机械臂末端点轨迹跟踪PID控制策略
    6.5 仿真算例
    6.6 小结
7 全文总结与研究展望
    7.1 全文总结
    7.2 研究展望
致谢
参考文献
附录 攻读博士学位期间发表论文目录



本文编号：3771285