柔性多体系统接触/碰撞问题的多变量方法

发布时间：2021-02-07 19:57

　　工程中的一大类问题可以归结为含接触/碰撞的多体系统动力学问题。毋庸置疑,采用高效高精度的方法对多体系统接触/碰撞过程进行准确的动力学仿真是极其重要的。在总结多体系统领域和有限元领域处理接触/碰撞问题的现有方法的基础之上,本文指出:柔性多体系统接触/碰撞动力学中的核心问题为如何兼顾计算效率与计算精度。针对该问题,本文应用了分区方法的思想,在部分刚体/部分柔性体方法的基础上,考虑了非接触局部区域的变形,提出了多体接触/碰撞问题的多变量方法（Multi-variable method,MVM）。多变量方法对非接触局部区域用浮动参考系方法求解,对发生接触局部区域用非线性有限元方法求解。浮动参考系法以浮动基位形坐标和柔性体相对浮动基的变形模态坐标为变量,有效地减缩了变量维数。有限元方法以节点的绝对位置坐标为变量,可以得到接触局部区域高精度的应力、应变响应,而且可以反映该区域的大变形、塑性等非线性响应。多变量方法兼顾了多体系统长期动力学仿真对效率的要求和有限元方法对接触/碰撞局部区域精度的要求。该方法即能体现碰撞对系统大范围运动和长期动力学仿真的影响,又能精确反映出接触/碰撞局部区域的应力、应变响... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 引言
    1.1 问题陈述
    1.2 文献回顾
        1.2.1 接触区域的处理
        1.2.2 接触作用的力学模型
        1.2.3 柔性体的运动学描述
        1.2.4 约束问题的数值方法
        1.2.5 切向接触的处理
    1.3 目前存在的主要问题
    1.4 本文的主要思想
    1.5 本文的内容组织
第二章 多变量方法的动力学方程
    2.1 引言
    2.2 单个柔性体的多变量方法
    2.3 小变形时内力阵的简化
    2.4 铰约束和接触约束
        2.4.1 铰约束
        2.4.2 接触约束
    2.5 多体系统接触/碰撞问题的多变量方法
    2.6 多变量方法的推广
    2.7 本章总结
第三章 多变量方法的显式解法
    3.1 引言
    3.2 非接触区域动力学方程的显式解法
    3.3 接触区域动力学方程的显式解法
    3.4 多变量显式解法的计算流程图
    3.5 显式方法算例
        3.5.1 两柔性杆正碰撞问题
        3.5.2 平面斜碰撞问题
        3.5.3 圆盘撞击粱
        3.5.4 平面双摆与圆盘的碰撞
    3.6 本章总结
第四章 多变量方法的隐式解法
    4.1 引言
    4.2 隐式多变量方法的要点与流程图
    4.3 内力阵的Jaccobi阵Z115 与Z511 的推导
    4.4 隐式方法算例
        4.4.1 铅垂面内双摆未接触过程
        4.4.2 铅垂面内双摆撞击刚性面
        4.4.3 双摆撞击刚性面问题的全局仿真
    4.5 本章总结
第五章 总结
    5.1 多变量方法总结
    5.2 已完成的问题和未完成的问题
参考文献
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简历
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]步进冲量法[J]. 赵振,刘才山,陈滨.  北京大学学报(自然科学版). 2006(01)
[2]两自由度振动系统的斜碰撞分析[J]. 韩维,胡海岩,金栋平.  力学学报. 2003(06)
[3]柔性多体系统接触碰撞子结构动力学模型[J]. 郭安萍,洪嘉振,杨辉.  中国科学E辑:技术科学. 2002(06)
[4]研究柔性体撞击问题的子结构离散方法[J]. 刘锦阳.  计算力学学报. 2001(01)
[5]多体系统动力学微分／代数方程组数值方法[J]. 潘振宽,赵维加,洪嘉振,刘延柱.  力学进展. 1996(01)



本文编号：3022744