柔性多杆件系统的动力学问题研究

发布时间：2025-01-01 01:50

　　柔性多体系统是由多个刚体和柔性体相互连接而组成的系统,在人们生产生活中应用广泛。随着高速机械、机器人和航天结构的发展,对包含整体运动和弹性变形的柔性多体系统的研究越来越重要。 本硕士学位论文是参加与香港城市大学合作项目——柔性多体系统动力学问题研究的基础上完成的。中心内容是应用有限元和模态分析方法研究柔性多体系统的动力学响应。主要内容是 1、采用拉格朗日乘子法导出了柔性多体系统的控制方程,发展了一种基于有限元法和模态分析的方法来研究柔性体的动力响应。 2、在应用有限元方法时,通过连续梁的模态分析导出了形函数,该形函数称为精确模态形函数。进而采用精确模态形函数导出了欧拉-伯努利梁单元的质量矩阵和刚度矩阵。 3、在用应变能求刚度矩阵时,使用了非线性几何关系,将刚度矩阵分为常规的线性刚度矩阵和非线性的几何刚度矩阵。本文的工作考虑了整体位移和弹性变形耦合,同时考虑了梁的纵向刚化效应。 4、由于柔性多体系统快变的弹性变形和相对慢变的刚体运动相耦合,动力方程离散成一组非线性刚性微分代数方程组。为了求解这种方程组,本文基...

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘 要
Abstract
目 录
1 绪论
    1.1 研究的对象及研究背景
    1.2 本文的研究方法及主要工作
2 基本理论
    2.1 柔性体的运动描述
    2.2 柔性多体系统的动力学控制方程
        2.2.1 柔性体的动能
        2.2.2 柔性体上作用的广义力
        2.2.3 柔性体的控制方程
        2.2.4 动力约束方程和拉格朗日乘子法
    2.3 动力控制方程的数值解法
        2.3.1 欧拉法(Euler’s Method)
        2.3.2 Newmark ( 直接积分法
        2.3.3 Newton-Raphson迭代法
3 柔性杆件系统平面运动分析
    3.1 柔性杆件系统平面运动的非线性有限元格式
    3.2 模态综合法
    3.3 数值解法
        3.3.1 多体系统的控制方程
        3.3.2 数值计算步骤
    3.4 数值算例
        3.4.1 定轴旋转梁的非线性分析
        3.4.2 平面双连杆的非线性分析
        3.4.3 曲臂连杆的非线性分析
4 求解多体系统动力方程的欧拉法
    4.1 欧拉积分方法
    4.2 非线性积分方法及其稳定性分析
    4.3 违约修正
    4.4 数值算例
5 结论和展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致 谢
参考文献
附录1 攻读学位期间发表的论文和参加的科研工作



本文编号：4021866