柔性多体系统中动力刚化的数值分析

摘要

在柔性多体系统中,很多部件的比重小且在系统工作时处于高速的旋转状态,经常导致动力刚化现象的发生,此时部件的弹性运动对系统的动力学行为有着不可忽略的影响.大部分实际多体系统中部件的变形很小,以往传统的多体系统建模理论一般采用线性有限元理论建立弹性部件的力学模型,从而忽略了部件大范围的空间运动与其弹性变形之间发生的耦合作用,动力刚化现象正是由这种耦合作用引起的.该文评述了现有的几种主要的动力刚化项补偿方法,根据连续介质力学的基本原理,引入物质坐标的描述方法,采用基于初始位形的非线性Green应变张量和Kichhoff应力张量推导柔性体的动力学方程.在综合现有方法的基础上提出了新的动力刚化项补偿方法—差时初应力方法.该方法的主要思想是利用系统部件在前一时刻的内部应力构造由于部件高速旋转产生的动力刚度项,因而能够在保持弹性部件运动方程线性的情况下,以更小的代价模拟部件的动力刚化效应.论文中以平面柔性多体系统为研究对象,建立比较精确的耦合动力学的数学模型,并使用差时初应力方法对其中部件在高速情况下发生的动力刚化现象进行模拟.

目录

文摘

英文文摘

1绪言

1.1柔性多体系统动力学的工程应用背景

1.2柔性多体系统动力学及分析原理

1.3动力刚化问题的提出

1.4动力刚化研究的现状

1.5本文的主要工作

2动力刚化的力学机理

2.1物质坐标及弹性体的描述

2.2 Green应变张量

2.3弹性体在有限变形下的运动方程

2.4动力刚化的力学机理

3柔性多体系统平面运动动力学

3.1柔性多体系统运动的描述方式

3.2柔性多体系统平面运动学

3.3柔性多体系统平面动力学

4动力刚化的数值分析

4.1弹性部件的有限元离散

4.2模态分析与综合

4.3动力刚化项的补偿方法

4.4差时初应力法

4.5柔性多体系统动力刚化的数值分析

5算例分析

6总结与展望

6.1本文的工作总结

6.2本文的进一步工作

参考文献

致谢