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相似文献
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1.
柔性体的刚-柔耦合动力学分析   总被引:17,自引:0,他引:17  
对柔性梁的刚-柔耦合动力学特性进行分析,从连续介质力学理论出发,在纵向变形位移中计及了耦合变形量,用Jourdain速度变分原理导出了柔性梁的刚-柔耦合动力学方程,定量地研究了非惯性系下柔性梁的动力学性质,比较了在不同转速下零次近似模型和耦合模型的振动频率的差异。为了确定零次近似模型的适用范围,引入与转速和基点加速度有关的相关系数,提出了零次近似模型的适用判据为相关系数小于0.1。在此基础上,进一步研究在大范围运动是自由的情况下柔性梁的大范围运动和变形运动的耦合机理,计算了带平动刚体的柔性梁的大范围运动规律,揭示零次近似模型和耦合模型的刚-柔耦合动力学性质的根本差异。  相似文献   

2.
作大范围运动弹性梁刚—柔耦合动力学建模   总被引:2,自引:0,他引:2  
利用弹性梁的变形理论和 Hamilton力学原理对作大范围运动弹性梁的刚 -柔耦合动力学建模理论进行了研究。分析了大范围运动对弹性梁的横向振动和纵向振动的影响 ,得到了大范围运动与弹性梁的中线耦合变形之间的耦合作用对该系统动力学性质有显著的影响 ,从而提出了作大范围运动弹性梁的刚柔耦合动力学模型  相似文献   

3.
作大范围运动弹性梁的动力刚化分析   总被引:26,自引:3,他引:23  
刚体大范围运动与弹性梁的变形运动的相互耦合将产生动力刚化现象,在经典的动力学理论中无法解释这种现象。本文给出了该系统的运动描述方法,利用Hamilton变分原理建立了动力学控制方程,利用Garlerkin模态截断研究了产生动力刚化的原因及其动力学性质,从本质上解释了学者们多年来一直在研究的动力硬化现象,最后用数值模拟验证了理论的正确性。本文所得结论有益于柔性多体系统动力学的发展。  相似文献   

4.
作大范围回转运动柔性梁斜碰撞动力学研究   总被引:14,自引:1,他引:13  
刘才山  陈滨 《力学学报》2000,32(4):457-465
为正确估计由于碰撞引起的多柔体系统动力学特性的变化,针对作大范围回转运动的柔性梁与一固定斜面发生斜碰撞的情况,在考虑刚柔耦合效应的多柔体系统动力学建模理论的基础上,利用假设模态法建立起重力场作用下的柔性梁一致线性化动力法向碰撞过程中系统的动力行为。基于Hertz接触理论和非线性阻尼项建立法向碰撞接触模型,基于线性切向接触刚度建立柔性梁切向碰撞接触模型,提出的数值算法保证了计算结果的合理性,给出的仿  相似文献   

5.
作大范围空间运动柔性梁的刚-柔耦合动力学   总被引:5,自引:4,他引:1  
刘锦阳  李彬  洪嘉振 《力学学报》2006,38(2):276-282
研究带中心刚体的作大范围空间运动梁的刚-柔耦合动力学问题.从精确的应变-位移关系式出发,在动力学变分方程中,考虑了横截面转动的惯性力偶和与扭转变形有关的弹性力的虚功率,用速度变分原理建立了考虑几何非线性的空间梁的刚-柔耦合动力学方程,用有限元法进行离散.通过对空间梁系统的数值仿真研究扭转变形和截面转动惯量对系统动力学性态的影响.  相似文献   

6.
王捷  刘锦阳 《应用力学学报》2012,29(5):501-507,624
本文研究了柔性多体系统刚-柔-热耦合动力学特性。以哈勃天文望远镜(HST)为研究对象,基于柔性多体系统动力学理论,考虑了柔性附件弹性变形引起的热辐射边界条件的变化,建立了中心刚体和太阳能毯柔性附件多体系统的刚-柔-热耦合的动力学方程。通过对热载荷作用下哈勃天文望远镜多体系统的数值仿真研究了热辐射角、阻尼系数、比热容、支撑梁、太阳能毯之间的轴向力等参数对于柔性附件热颤振的影响;并提出增加结构阻尼、减小支撑梁和太阳能毯之间的轴向力、选择阻尼系数和比热容均较大的支撑梁材料、采用柔度较大的主体桶材料等改善热颤振的措施。  相似文献   

7.
刚-柔耦合多体系统动力学建模与数值仿真   总被引:18,自引:1,他引:17  
柔性多体系统动力学传统的混合坐标建模方法忽略了变形位移的高次耦合变形量,是一种零次近似方法,其适用范围受到限制。本文以中心刚体、柔性粱及末端质量组成的刚柔耦合系统为对象,考虑了有粘性阻尼及风阻的情况。在柔性粱的纵向变形位移中计及了横向位移引起的轴向变形,并采用有限元方法和Hamilton变分原理导出了系统的刚柔耦合一次近似的动力学方程。该方程充分计及了中心刚体的大范围运动与柔性粱的弹性变形运动的相互耦合,并采用一致的方法引入了阻尼因素。文中最后提供了一个比“动力刚化”问题更具有一般性的仿真计算反例,进一步说明了零次近似方法在处理某些刚一柔耦合动力学问题时的缺陷,同时表明了由一次近似模型可得到正确合理的结论。  相似文献   

8.
柔性多体系统刚-柔耦合动力学   总被引:24,自引:3,他引:21  
首先指出大量复杂系统动力学与控制性态分析与优化等工程问题对柔性多体系统动力学领域的进一步需求,在回顾柔性多体系统动力学研究的若干阶段与当前的研究现状后指出:柔性多体系统刚- 柔耦合动力学的研究是多体系统动力学的一个新的阶段.文末提出了刚- 柔耦合动力学的研究任务。  相似文献   

9.
动力刚化与多体系统刚—柔耦合动力学   总被引:25,自引:2,他引:23  
首先指出当前柔性多体系统动力学的大量工程研究背景,在回顾柔性多体系统动力学研究进展后指出动力刚化的现象揭示了刚-柔耦合的零次建模方法的局限,认为进一步深入进行柔性多体系统刚-柔耦合动力学的研究是多体系统动力学研究的新阶段,文末提出了刚-柔耦合动力学的研究任务。  相似文献   

10.
计及二阶效应的门座起重机变幅工况动力学分析   总被引:1,自引:0,他引:1  
对门座起重机的变幅工况进行了计及二阶效应的大范围运动弹性动力分析。使用柔性多体系统动力学方法描述柔性体的变形和运动,结合非线性有限元理论推导了一般运动柔性单元在局部坐标系下的计及二阶效应的动力学方程,进而使用三结点Euler-Bernoulli梁单元的形函数,推导了柔性梁单元的动力学方程。对该方程进行静力凝聚并使用随动坐标法,得到便于系统动力学方程组集的整体坐标系下的两结点梁单元动力学方程。对某型门座起重机臂架系统的变幅工况进行了计及二阶效应的弹性动力分析,结果表明:二阶弹性位移和内力均为相应线性解上的波动,且波动幅值较大,因此对大柔度重载机械应进行考虑二阶效应的弹性动力分析。  相似文献   

11.
Based on the deformation theory of elastic beams, the coupling effect between the coupling displacements of a point on the middle line of beam and large overall motion is presented. The “coupling matrix library” and Jourdain's variation principle and single direction recursive formulation method are used to establish the general coupling dynamical equations of flexible multibody system. Two typical examples show the coupling effect between coupling displacements and large overall motion on the dynamics of flexible multibody system consisting of beams. The project supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 19832040).  相似文献   

12.
蒲育  周凤玺 《应用力学学报》2020,(2):840-845,I0026,I0027
基于一种扩展的n阶广义剪切变形梁理论(n-GBT),应用Hamilton原理,建立了以轴向位移、横向位移及转角为未知函数的Winkler-Pasternak弹性地基功能梯度材料(FGM)梁的自由振动方程,采用Navier法获得了弹性地基FGM简支梁自由振动的精确解。与多种梁理论预测结果进行比较,讨论并给出了GBT阶次n的理想取值;分析了梯度指标、跨厚比及地基刚度对FGM梁频率的影响。结果表明:本文方法有效且适用范围广,若采用高阶剪切梁理论模型,宜取n≥3的奇数;FGM梁的自振频率随材料梯度指标的增大而减小;随跨厚比的增加而增大,但当跨厚比大于20,跨厚比增加对频率的影响很小;随地基刚度的增加而增大,地基刚度足够大时,频率趋于收敛。  相似文献   

13.
郑开启  刘钊  秦顺全  周满 《力学学报》2016,48(5):1136-1144
钢筋混凝土梁的挠度计算通常不计入剪切变形的贡献,然而对于斜向开裂的有腹筋混凝土梁,斜裂缝会显著降低梁体的有效剪切刚度,导致剪切变形值显著增大,因此在验算评估时应予以考虑.为评价钢筋混凝土梁斜向开裂后的有效剪切刚度,首先,基于变角桁架模型推导了钢筋混凝土梁在箍筋屈服状态下的有效剪切刚度;与弹性剪切刚度比较发现,剪切刚度退化系数的主要影响因素为材料弹模比、配箍率和斜压杆倾角.其次,基于试验剪切变形曲线表现出的刚度退化规律,提出了可用于不同开裂程度下剪切刚度计算的恒定切线刚度退化模式,并采用开裂后的剪力增量作为反映开裂程度的定量指标.最后,根据最小能量原理得到了剪切刚度退化中两个关键参数:斜压杆倾角和剪切刚度退化系数的解析公式.通过2根薄腹混凝土梁剪切变形试验以及收集的15个受剪梁段的剪切变形数据对模型有效性进行了验证,验证结果表明:有腹筋混凝土梁剪切刚度分析模型能较为准确地预测箍筋屈服状态的剪切刚度,并能反映不同开裂程度下的剪切刚度退化规律.  相似文献   

14.
针对航天器的柔性附件,将其简化为常见的大范围运动空间柔性梁结构。根据柔性体的非线性变形原理,考虑了弯曲和扭转的非线性因素的影响,在柔性梁的三个变形方向上均考虑了变形的二次耦合项。利用有限元方法进行离散并用Lagrange方程建立了非线性变形模式下的动力学方程,包含了较为完全的刚度矩阵和各种耦合项。对一大范围运动的空间梁进行了仿真计算,表明在运动速度较大并且基座具有大范围运动时,一次耦合模型与本文模型有一定差异,且初始变形对两种模型也会产生影响。  相似文献   

15.
空间柔性结构受太阳热流冲击而诱发的振动是导致航天器失效的典型模式之一,准确预测结构热致振动的响应及稳定性是卫星设计的基础。针对常见的中心舱体与附属薄壁杆件组成的空间结构,提出了考虑刚-柔耦合、耦合热弹性和耦合热-结构三重耦合效应的热致振动分析理论模型。其中,刚-柔耦合是指舱体姿态角、顶端集中质量转动与柔性附件运动的耦合;耦合热弹性是指应变率与温度场的耦合;耦合热-结构是指舱体转动及结构变形与薄壁杆件吸收太阳热流的耦合。基于热弹性理论和Lagrange方程,推导了传热和运动的耦合方程;采用Laplace变换方法并使用Routh-Hurwitz稳定判据推导了稳定性边界方程。结果表明,该模型能够更为准确的给出热致振动响应及稳定性预测。  相似文献   

16.
修正的偶应力线弹性理论及广义线弹性体的有限元方法   总被引:1,自引:0,他引:1  
以含偶应力的弹性理论为基础,考虑小变形情况下变形体的平动变形和旋转变形,提出关于偶应力与曲率张量的线性本构关系,建立一般弹性体的线性模型。为满足有限单元C1连续性要求,考虑转角为独立变量,利用罚方法引入约束条件,构造一般弹性体的约束变分形式。应用8节点48个自由度的实体等参元,建立一般弹性体力学响应分析的有限元方程。对悬臂梁的静力和动力分析表明,一般弹性体模型较之经典弹性力学更适合结构分析;较之Timoshenko梁模型,一般弹性体模型能够计及结构尺度对结构动力特性和动力响应造成的显著影响。  相似文献   

17.
Bonding with fiber reinforcements can increase the stiffness of elastic layers only when the elastic layer is compressed. Fiber loses its rigidity when it is not stretched. The procedure to include this ‘tension-only’ nonlinearity in the deformation analysis of the fiber-reinforced bearing is developed. In the elastic layers bonded with tension-only reinforcements, the responses to the compression force and the bending moment are coupled unless the reinforcements are entirely in tension. The coupled relation, which is not linear, depends on the length of the tension zone in the reinforcement. Increasing the compression force on the bearings will extend the tension zone in the reinforcements and enhance the stiffness of the bearing, but the compression force may add more bending moment to the bearings and increase the lateral deformation. The vertical buckling load of the bearings with tension-only reinforcements varies with the lateral force and is smaller than the buckling load of the bearings with linear reinforcements.  相似文献   

18.
In this article, both thermal buckling and post-buckling of pinned–fixed beams resting on an elastic foundation are investigated. Based on the accurate geometrically non-linear theory for Euler–Bernoulli beams, considering both linear and non-linear elastic foundation effects, governing equations for large static deformations of the beam subjected to uniform temperature rise are derived. Due to the large deformation of the beam, the constraint forces of elastic foundation in both longitudinal and transverse directions are taken into account. The boundary value problem for the non-linear ordinary differential equations is solved effectively by using the shooting method. Characteristic curves of critical buckling temperature versus elastic foundation stiffness parameter corresponding to the first, the second, and the third buckling mode shapes are plotted. From the numerical results it can be found that the buckling load-elastic foundation stiffness curves have no intersection when the value of linear foundation stiffness parameter is less than 3000, which is different from the behaviors of symmetrically supported (pinned–pinned and fixed–fixed) beams. As we expect that the non-linear foundation stiffness parameter has no sharp influence on the critical buckling temperature and it has a slight effect on the post-buckling temperature compared with the linear one.  相似文献   

19.
Zhang  Jin 《Meccanica》2019,54(14):2281-2293

Understanding of the elastic deformation behaviours of recently synthesised carbon nanorings (CNRs) is crucial in guiding their future applications, because the strain engineering provides an efficient means to modify their physical and chemical properties. In this paper, by using molecular dynamics simulations and nonlocal continuum mechanics models, we study the elastic deformations of CNRs with three different molecular structures, i.e., cycloparaphenylenes (CPPs), [4]cyclochrysenylenes and cyclacenes. Our results show that, compared to other two types of CNRs, CPPs have the smallest mechanical stiffness, which is attributed to the influence of numerous weak connecting carbon–carbon bonds existing between their component benzene rings. In addition to the molecular structure, the elastic deformation behaviours of CNRs are also found to strongly depend on the size. Specifically, the compressive stiffness of CNRs is found to increase as their size (radius) decreases. Meanwhile, the size reduction of CNRs can trigger the anisotropy of their compressive stiffness and can also aggravate the influence of small-scale effects on their elastic deformation behaviours, which can significantly reduce the compressive stiffness.

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