基于线性互补问题的非光滑多体系统动力学研究

发布时间：2017-06-17 03:04

  本文关键词：基于线性互补问题的非光滑多体系统动力学研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：非光滑问题广泛存在于航空、航天、机械、车辆等工程领域。碰撞、摩擦等非光滑因素会导致非光滑、不连续的动力学响应,并往往给数值计算的过程带来困难。非光滑多体系统动力学研究已成为多体系统动力学研究领域的热点问题之一,其中采用基于线性互补方法的算法求解非光滑问题受到许多学者的关注。本文基于线性互补理论研究了多体系统的非光滑接触碰撞动力学问题,主要研究内容如下:1.首先介绍了线性互补问题的基本概念、求解算法以及线性互补问题涉及到的两种集值映射。介绍了多种摩擦力模型,并将碰撞摩擦问题中的约束条件转换为线性互补条件,建立力学模型中的集值映射。2.通过线性互补方法建立非光滑系统的控制方程,使用非光滑广义-alpha算法迭代求解非光滑动力学控制方程。3.通过多个经典算例来验证非光滑广义-alpha算法。通过对比研究探索摩擦模型对非光滑动力学响应的影响。通过对含间隙滑移铰的多刚体曲柄滑块系统的非光滑动力学特性进行研究发现了由摩擦力导致的非光滑Stribeck效应。4.最后,进行轮胎-路面非光滑接触动力学研究。其中轮胎用绝对节点坐标方法(ANCF)中的板单元建立模型,刚性轮毂用绝对节点坐标方法参考节点(ANCF-RN)建立模型,路面采用离散单元法(DEM)建立模型。路面离散粒子的动力学方程采用Verlet方法迭代求解。
【关键词】：线性互补问题 非光滑 摩擦 接触碰撞 非光滑广义-alpha算法 离散单元法
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O313.7
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 课题来源、研究背景9-11
• 1.1.1 课题来源9
• 1.1.2 研究背景9-11
• 1.2 国内外研究概况11-16
• 1.2.1 线性互补问题研究概述11
• 1.2.2 非光滑动力学问题国内外研究概况11-13
• 1.2.3 轮胎 -路面非光滑接触动力学问题国内外研究概况13-16
• 1.3 本文研究内容与组织结构16-17
• 1.3.1 研究内容16
• 1.3.2 本文的体系结构16-17
• 1.4 本章小结17-18
• 第二章 接触模型中的线性互补关系18-33
• 2.1 线性互补问题18-21
• 2.1.1 线性互补问题的基本概念及算法18-19
• 2.1.2 单侧集值映射与符号函数19-21
• 2.2 摩擦力模型21-30
• 2.2.1 静态摩擦模型21-24
• 2.2.2 动态摩擦模型24-30
• 2.3 接触问题中的集值映射30-32
• 2.3.1 法向接触力的集值映射30-31
• 2.3.2 摩擦力的集值映射31-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 非光滑多柔体系统动力学数值算法33-62
• 3.1 非光滑多柔体系统动力学问题求解过程33-41
• 3.1.1 非光滑系统动力学方程33-34
• 3.1.2 非光滑广义 -alpha方法的实现34-41
• 3.2 验证算例41-53
• 3.2.1 刚球自由落体与平抛运动41-46
• 3.2.2 弹簧振子46-49
• 3.2.3 刚性单摆与柔性单摆49-53
• 3.3 间隙滑移铰系统53-61
• 3.3.1 滑块导轨碰撞情况53-54
• 3.3.2 滑块与导轨间隙54-56
• 3.3.3 质量矩阵与广义力56-58
• 3.3.4 算例58-61
• 3.4 本章小结61-62
• 第四章 轮胎-路面接触动力学研究62-80
• 4.1 轮胎-路面接触模型62-74
• 4.1.1 轮胎模型62-65
• 4.1.2 路面的DEM模型及接触力模型65-71
• 4.1.3 接触检测方法71-72
• 4.1.4 离散单元法动力学方程算法72-74
• 4.2 算例仿真74-79
• 4.2.1 刚球撞击松软地面74-75
• 4.2.2 轮胎 -路面接触动力学分析75-79
• 4.3 本章小结79-80
• 第五章 结论与展望80-82
• 5.1 主要研究结论80-81
• 5.2 研究展望81-82
• 参考文献82-94
• 攻读学位期间发表论文94-95
• 致谢95

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 靳兴来;朱世强;吴文祥;;基于GMS摩擦模型的机器人低速运动研究[J];传感器与微系统;2014年01期

2 王琪;庄方方;郭易圆;章杰;房杰;;非光滑多体系统动力学数值算法的研究进展[J];力学进展;2013年01期

3 徐寅;陈胜宏;;基于离散单元法的滑坡堆积及其涌浪计算[J];岩土力学;2012年09期

4 庄方方;王琪;;含摩擦柱铰链平面多体系统动力学的建模和数值方法[J];工程力学;2012年05期

5 彭慧莲;王琪;庄方方;;含摩擦滑移铰平面多刚体动力学的HLCP方法[J];力学学报;2010年05期

6 刘丽兰;刘宏昭;吴子英;王忠民;;机械系统中摩擦模型的研究进展[J];力学进展;2008年02期

7 张晓巧;王兴松;;摩擦模型及其磁滞特性的研究[J];中国科技论文在线;2007年03期

8 刘凯欣,高凌天;离散元法研究的评述[J];力学进展;2003年04期

9 王琪,陆启韶;多体系统Lagrange方程数值算法的研究进展[J];力学进展;2001年01期

10 李学文,陈万吉;三维接触问题的非光滑算法[J];计算力学学报;2000年01期

  本文关键词：基于线性互补问题的非光滑多体系统动力学研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：457153