含多端点梁系统的多体系统传递矩阵法研究

发布时间：2020-09-01 12:44

　　本文基于多体系统传递矩阵法对多端点梁的动力学建模以及含多端点梁的多体系统的动力学响应求解进行了研究。多体系统传递矩阵法是由芮筱亭团队提出的利用多体系统中的状态矢量之间的传递关系来研究多体系统动力学的新方法。元件联接端状态矢量内的状态变量(加速度、角加速度、内力和内力矩)总能分成互补的两部分,且这两部分状态变量之间的线性关系可以用联接端的Riccati传递方程描述。将元件输入端的Riccati传递方程与元件的传递方程相结合即可推导出元件Riccati传递方程的一般形式。同时,考虑到Riccati传递方程的维数仅为联接端状态变量个数的一半,本文从铰元件满足的基本方程出发直接建立铰元件输入输出端Riccati传递方程的递推关系,并给出了固结铰,转动铰,滑移铰和虚铰这几种常见铰元件的Riccati传递方程。相比于先推导铰元件传递方程再将传递方程与riccati方程结合的新版多体系统riccati传递矩阵法,本文的处理方法无需体元件的输入输出端铰元件类型相同的假设,对于约束多样的树形系统更具优势。本文提出的多体系统Riccati传递矩阵法和新版多体系统传递矩阵法一样,属于多体系统动力学精确方法。对多端点梁进行动力学建模时考虑梁横向弯曲变形,且在纵向位移中计及由此产生的轴向缩短,即二次耦合变形项。采用浮动坐标法描述梁的变形,采用假设模态法离散变形场,运用若丹变分和虚功率原理建立了梁的动力学方程。由此得到的动力学方程,有效计入了梁的“动力刚化”效应,不仅适用于低转动角速度问题,也适用于高转动角速度问题。将改写梁的运动学方程和动力学方程得到多端点梁的传递方程和几何方程和Riccati传递方程相结合,即可得到多端点梁的Riccati传递方程的一般形式。本文建立的多端点梁的传递方程丰富了多体系统传递矩阵库,拓宽了多体系统传递矩阵法目前的使用范围,对一般多端输入弹性体传递方程的建立具有重要的参考意义。通过对中心刚体-梁系统、机械臂系统、航天器系统、一般树形系统的动力学响应计算,验证了含多端输入梁的多体系统Riccati传递矩阵法的正确性。
【学位单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O313.7
【部分图文】：

空间机械臂

１绪论硕士学位论文逡逑以及振动控制研究具有重要意义。逡逑现代兵器系统中也存在很多柔性体的变形。如图１．４所示的武装直升机，主要由机逡逑体、尾桨、旋翼、动力装置、传动装置以及一些机载飞行设备、功能仪表等组成，靠传逡逑动装置驱动旋翼和尾桨产生升力和操纵力、操纵力矩来控制飞行。直升机的振动主要来逡逑自于两方面：一是旋翼系统、传动装置以及发动机等元部件的振动；二是机体、操纵系逡逑统、武器设备等的强迫振动。直升机的振动会干影响机组成员的舒适程度，降低机载设逡逑备的使用性能及可靠性，缩短直升机使用寿命，增加对直升机的维修保养费用。武装直逡逑升机系统可视为由多刚柔体组成的复杂多体系统，其振动与噪声水平取决于直升机多体逡逑系统动力学规律。考虑弹性效应的多体系统动力学可为揭示直升机武器系统振动噪声成逡逑因、降低旋翼振动噪声提供关键技术和手段。

国际空间站

武装直升机,直升机,旋翼

【参考文献】