隨著航天科技的發(fā)展,大變形柔性梁結(jié)構(gòu)在航天器中得到了廣泛的應(yīng)用,如柔性空間索網(wǎng)結(jié)構(gòu)、盤繞式可展開機(jī)構(gòu)等。這一類柔性構(gòu)型呈現(xiàn)出大位移、大轉(zhuǎn)動(dòng)、小應(yīng)變的特點(diǎn),現(xiàn)有的基于小變形假設(shè)的多體動(dòng)力學(xué)理論已不再適用。因此需要對(duì)大變形柔性梁系統(tǒng)開展多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模理論與仿真技術(shù)研究。這不僅具有重要的理論意義,而且具有良好的工程實(shí)用價(jià)值�？臻g梁的大變形動(dòng)力學(xué)數(shù)值仿真理論面臨的主要問題有:轉(zhuǎn)動(dòng)參數(shù)的奇異性問題;應(yīng)變客觀性問題;路徑相關(guān)性問題等。對(duì)于大體量柔性梁多體系統(tǒng),更引入了高自由度、非連續(xù)、變拓?fù)涞忍卣?使得動(dòng)力學(xué)數(shù)值仿真面臨著巨大的計(jì)算困難。遞推組集方法是傳統(tǒng)多體動(dòng)力學(xué)建模方法的一種,該方法將遞推思想與浮動(dòng)坐標(biāo)系相結(jié)合,從而獲得由鉸坐標(biāo)與物體變形坐標(biāo)組成的最小自由度多體動(dòng)力學(xué)方程。該方法兼顧效率與精度,在小變形柔性多體系統(tǒng)的計(jì)算中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用,但對(duì)于大變形梁柔性多體系統(tǒng)計(jì)算的研究還較少。在前人工作的基礎(chǔ)上,本文在國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)課題(11132007)的資助下對(duì)大變形梁多體系統(tǒng)建模理論與仿真技術(shù)進(jìn)行研究,現(xiàn)將主要研究?jī)?nèi)容與研究成果總結(jié)如下:1.基于歐拉梁假設(shè),提出基于單元遞推組集的大變...

【文章頁(yè)數(shù)】：149 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 本文的工程背景與研究意義
    1.2 多體系統(tǒng)建模理論研究進(jìn)展
        1.2.1 多體動(dòng)力學(xué)遞推方法研究進(jìn)展
        1.2.2 共旋坐標(biāo)法研究進(jìn)展
        1.2.3 絕對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)法研究進(jìn)展
    1.3 大變形梁研究存在的問題
        1.3.1 有限轉(zhuǎn)動(dòng)參數(shù)化方法
        1.3.2 有限轉(zhuǎn)動(dòng)插值方法
    1.4 本文主要工作
第二章 基于單元遞推組集的單個(gè)大變形柔性梁的動(dòng)力學(xué)建模方法
    2.1 引言
    2.2 單個(gè)平面梁ERMB建模
        2.2.1 平面梁?jiǎn)卧淖冃闻c運(yùn)動(dòng)學(xué)描述
        2.2.2 平面梁?jiǎn)卧獎(jiǎng)恿W(xué)方程
        2.2.3 單個(gè)平面梁的動(dòng)力學(xué)方程遞推組集
    2.3 單個(gè)空間梁ERMB建模
        2.3.1 空間梁?jiǎn)卧淖冃闻c運(yùn)動(dòng)學(xué)描述
        2.3.2 空間梁?jiǎn)卧獎(jiǎng)恿W(xué)方程
        2.3.3 單個(gè)空間梁的動(dòng)力學(xué)方程遞推組集
    2.4 數(shù)值仿真算例
        2.4.1 平面大變形重力擺動(dòng)力學(xué)仿真
        2.4.2 空間懸臂梁動(dòng)力學(xué)仿真
    2.5 本章小結(jié)
第三章 基于單元遞推組集的大變形柔性梁多體動(dòng)力學(xué)建模方法
    3.1 引言
    3.2 平面大變形梁多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程
        3.2.1 平面絕對(duì)位置約束
        3.2.2 平面絕對(duì)角度約束
        3.2.3 平面旋轉(zhuǎn)鉸約束
        3.2.4 平面固定鉸約束
    3.3 空間大變形梁多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程
        3.3.1 四元數(shù)約束方程
        3.3.2 空間絕對(duì)位置約束
        3.3.3 空間絕對(duì)等距離約束
        3.3.4 三方向移動(dòng)約束
        3.3.5 空間相對(duì)等距離約束
        3.3.6 空間單方向相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)約束
        3.3.7 單方向絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)約束
        3.3.8 切平面約束
    3.4 大變形梁多體系統(tǒng)接觸動(dòng)力學(xué)
        3.4.1 梁節(jié)點(diǎn)與梁?jiǎn)卧佑|
        3.4.2 梁?jiǎn)卧c梁?jiǎn)卧佑|
    3.5 數(shù)值仿真算例
        3.5.1 平面大變形四連桿機(jī)構(gòu)平面動(dòng)力學(xué)算例
        3.5.2 空間肘形梁動(dòng)力學(xué)數(shù)值仿真
        3.5.3 圓環(huán)形大變形梁動(dòng)力學(xué)仿真
    3.6 本章小結(jié)
第四章 動(dòng)力學(xué)方程求解的隱式算法
    4.1 引言
    4.2 廣義α法在遞推動(dòng)力學(xué)中的應(yīng)用
    4.3 動(dòng)力學(xué)方程中各項(xiàng)的雅可比
        4.3.1 單個(gè)梁的遞推矩陣的雅可比
        4.3.2 單個(gè)梁的廣義質(zhì)量陣的雅可比
        4.3.3 單個(gè)梁右項(xiàng)z的雅可比
        4.3.4 約束方程雅可比對(duì)廣義坐標(biāo)的偏導(dǎo)數(shù)
    4.4 基于遞推組集的大變形梁靜力學(xué)方程及求解
    4.5 數(shù)值仿真算例
        4.5.1 懸臂梁平面靜力學(xué)仿真
        4.5.2 空間曲梁靜力學(xué)仿真
        4.5.3 靜力學(xué)路徑相關(guān)性仿真驗(yàn)證
        4.5.4 空間懸臂梁動(dòng)力學(xué)仿真
    4.6 本章小結(jié)
第五章 盤繞式可展開桁架動(dòng)力學(xué)中的若干問題
    5.1 引言
    5.2 盤繞式桁架力學(xué)模型建立
    5.3 數(shù)值仿真結(jié)果
        5.3.1 盤繞式桁架的靜力學(xué)收攏
        5.3.2 盤繞式桁架的動(dòng)力學(xué)展開
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 全文工作總結(jié)
    6.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    6.3 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀博士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目情況
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文



本文編號(hào)：3865604