薄膜結(jié)構(gòu)由于質(zhì)量輕、展開面積/質(zhì)量比大等優(yōu)點被廣泛地應(yīng)用于大型可展開空間結(jié)構(gòu),例如充氣薄膜結(jié)構(gòu)、自旋展開薄膜太陽帆等。隨著空間結(jié)構(gòu)的展開,薄膜結(jié)構(gòu)將經(jīng)歷大范圍剛體轉(zhuǎn)動與大彈性變形的剛?cè)狁詈线\動,并且其展開過程還會涉及薄膜間復(fù)雜的接觸/碰撞問題。因此,迫切需要提出一種能夠精確、高效處理多柔體系統(tǒng)中薄膜結(jié)構(gòu)接觸/碰撞的方法。研究表明,絕對節(jié)點坐標(biāo)方法（ANCF）能夠精確的描述柔性構(gòu)件大轉(zhuǎn)動、大變形的動力學(xué)特性。在前人的研究中,采用絕對節(jié)點坐標(biāo)方法對柔性構(gòu)件進(jìn)行建模,通過Lagrange乘子將約束方程引入系統(tǒng)動力學(xué)方程,并采用隱式解法進(jìn)行求解,即可對多柔體系統(tǒng)的動力學(xué)特性進(jìn)行分析。但如何在多柔體系統(tǒng)中處理薄膜構(gòu)件的接觸/碰撞仍是一個開放性的問題。據(jù)此,本文的研究內(nèi)容如下:1.本文首先闡述了在非線性有限元中接觸/碰撞問題的一般描述及有限元離散方法。采用罰函數(shù)法處理接觸約束條件,從而避免這些約束出現(xiàn)在動力學(xué)方程中�；诮Y(jié)對節(jié)點坐標(biāo)方法（ANCF）,建立了能夠保證系統(tǒng)能量恢復(fù)、動量守恒的算法,推導(dǎo)了該算法中接觸力和彈性力的計算公式,并通過數(shù)學(xué)證明和數(shù)值實驗驗證了該算法的有效性和正確性。2.針對多柔... 

【文章來源】：北京理工大學(xué)北京市 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題來源及研究背景
        1.1.1 課題來源
        1.1.2 研究背景
        1.1.3 接觸問題有限元解法研究概況
        1.1.4 接觸檢測算法研究概況
        1.1.5 基于ANCF的多柔體系統(tǒng)動力學(xué)研究概況
    1.2 本文研究內(nèi)容與組織架構(gòu)
        1.2.1 研究內(nèi)容
        1.2.2 本文結(jié)構(gòu)
    1.3 本章小結(jié)
第2章 接觸問題的一般描述及有限元離散
    2.1 接觸問題的一般描述
    2.2 能量、動量、角動量守恒定律
    2.3 接觸問題的有限元離散
        2.3.1 ANCF全參數(shù)梁單元
        2.3.2 ANCF薄膜單元
        2.3.3 接觸“單元”
    2.4 本章小結(jié)
第3章 接觸/碰撞動力學(xué)守恒算法
    3.1 基于Newmark方法的接觸 /碰撞動力學(xué)守恒算法
    3.2 中點近似法則
    3.3 接觸力的計算
        3.3.1 接觸力的守恒性質(zhì)
        3.3.2 耗散能量的法向接觸力算法
        3.3.3 接觸力Jacobi矩陣的求解
    3.4 單元彈性力的計算
        3.4.1 ANCF矩形梁單元彈性力的計算
        3.4.2 ANCF矩形薄膜單元彈性力的計算
    3.5 數(shù)值算例
        3.5.1 桿與剛性墻的碰撞
        3.5.2 柔性圓桶間的碰撞
    3.6 本章小結(jié)
第4章 柔性體接觸檢測算法
    4.1 全局檢測：層次包圍盒技術(shù)
        4.1.1 包圍盒的構(gòu)造
        4.1.2 層次包圍盒樹構(gòu)造策略
        4.1.3 樹形結(jié)構(gòu)的查找
        4.1.4 層次包圍盒樹的更新
        4.1.5 全局檢測基本策略
    4.2 局部檢測：確定精確的接觸信息
    4.3 接觸檢測的并行計算
    4.4 本章小結(jié)
第5章 大變形薄膜結(jié)構(gòu)接觸動力學(xué)分析
    5.1 柔性紐帶纏繞動力學(xué)模擬
    5.2 螺旋卷曲充氣圓管展開動力學(xué)模擬
    5.3 圓形薄膜太陽翼展開動力學(xué)模擬
        5.3.1 機(jī)構(gòu)簡介
        5.3.2 仿真結(jié)果
    5.4 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 研究結(jié)論
    6.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]機(jī)械系統(tǒng)接觸碰撞界面顯式計算的算法綜述[J]. 鐘陽,鐘志華,李光耀,孫光永,徐峰祥.  機(jī)械工程學(xué)報. 2011(13)
[2]基于絕對節(jié)點坐標(biāo)的多柔體系統(tǒng)動力學(xué)高效計算方法[J]. 劉鋮,田強(qiáng),胡海巖.  力學(xué)學(xué)報. 2010(06)
[3]多體系統(tǒng)動力學(xué)Lagrange方法的進(jìn)展[J]. 王琪,陸啟韶,黃克累.  力學(xué)與實踐. 1997(03)

博士論文
[1]柔性結(jié)構(gòu)的自旋動力學(xué)分析[D]. 趙將.南京航空航天大學(xué) 2013
[2]基于絕對節(jié)點坐標(biāo)方法的柔性多體系統(tǒng)動力學(xué)研究與應(yīng)用[D]. 田強(qiáng).華中科技大學(xué) 2009



本文編號：3205914