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相似文献
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1.
作大范围空间运动柔性梁的刚-柔耦合动力学   总被引:1,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   

2.
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   

3.
考虑几何非线性和热效应的刚-柔耦合动力学   总被引:1,自引:0,他引:1  
温度增高和温度梯度会引起梁的纵向、横向变形位移,在一定程度上对刚-柔耦合规律产生影响.该文考虑热应变,从平面梁的非线性的应变与位移关系式出发,建立了刚体运动、弹性变形和温度相互耦合的有限元离散的热传导方程和动力学方程.研究热流作用下的中心刚体-简支梁系统的刚-柔耦合动力学性质,揭示了几何非线性项和热应变对弹性变形和刚体运动影响.  相似文献   

4.
研究带中心刚体的Timoshenko梁的刚-柔耦合动力学问题。从力学的基本原理出发,基于Timoshenko梁假设,用虚功原理建立了带中心刚体的柔性梁的刚-柔耦合动力学方程。仿真计算结果表明,随着梁的惯量矩和横截面积比逐渐增大,剪切变形对梁的刚-柔耦合动力学性态产生了一定的影响。此外,本文还对不计剪切变形的Euler-Bernoulli梁假设的适用性进行了研究。  相似文献   

5.
刚-柔耦合动力学系统的建模理论研究   总被引:16,自引:3,他引:16  
刘锦阳  洪嘉振 《力学学报》2002,34(3):408-415
刚-柔耦合动力学系统的传统的混合坐标方法是零次近似方法,在建模过程中,直接套用的结构动力学的小变形假设,忽略了变形位移的高次耦合变形量.本文对柔性梁建立较零次近似更精确的高次耦合动力学模型,从连续介质力学理论出发,在变形位移中,计及横向位移引起的轴向缩短,导出变形位移的二次耦合量.用一致质量有限元方法对梁进行离散,基于Jourdain速度变分原理导出大范围运动为自由的柔性梁的刚-柔耦合动力学方程.计算了柔性重力摆的角速度和摆端点的横向变形,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   

6.
中心刚体-柔性梁耦合系统离散模型的研究   总被引:1,自引:1,他引:0  
采用数值仿真对由中心刚体、柔性梁组成的刚-柔耦合系统的动力学离散模型进行了研究.考虑到刚柔-耦合系统的控制方程没有精确解析解,只能寻求数值解,最广泛使用的离散方法是有限元,但其广义坐标数目过于庞大,因此本文探讨了采用经典结构动力学中不同边界的模态函数离散动边界下刚柔耦合动力学方程的可行性及各自的优劣,得到刚柔耦合系统的模态缩减规律.  相似文献   

7.
计及热应变的空间曲梁的刚-柔耦合动力学   总被引:1,自引:1,他引:1  
研究带中心刚体的作大范围运动的空间曲梁的刚-柔耦合动力学.结合混合坐标法和绝对坐标法的特点,取与中心刚体大范围运动有关的变量和柔性梁各单元节点相对中心刚体连体基的位移和斜率作为广义坐标,建立了一种新的柔性梁的刚柔耦合模型.基于精确的应变和位移的关系式,根据Jourdian速度变分原理,建立了带中心刚体柔性曲梁的有限元离散的动力学方程.数值对比了空间曲梁系统和空间直梁系统的刚柔耦合动力学性质,用能量守恒规律验证了文中曲梁模型的合理性.在此基础上,在应变能中计及热应变,研究温度增高引起的曲梁的热膨胀对系统的动力学性态的影响.  相似文献   

8.
陈思佳  章定国 《力学学报》2011,43(4):790-794
对在平面内做大范围转动的中心刚体-变截面梁系统的动力学进行了研究.考虑柔性梁横向弯曲变形和纵向伸长变形, 且在纵向位移中计及由于横向变形而引起的纵向缩短项, 即非线性耦合变形项. 采用假设模态法描述变形, 运用第二类Lagrange方程推导得到系统刚柔耦合动力学方程. 在此基础上对做大范围旋转运动的中心刚体-楔形梁以及中心刚体-梯形梁模型的动力学进行了详细研究. 研究表明: 梁宽比、梁高比以及梯形梁变截面位置都对系统的动力学特性有很大影响.   相似文献   

9.
平动弹性梁的刚-柔耦合动力学   总被引:3,自引:0,他引:3  
蒋丽忠  洪嘉振 《力学季刊》2002,23(4):450-454
本文建立了作大范围平动弹性梁的刚-柔耦合动力学控制方程。分析了大范围平动对弹性梁变形运动动力学性质的影响,发现了大范围平动与变形运动之间的耦合动力学与大范围转动与变形运动之间的耦合动力学存在显著的差异。大范围平动使弹性梁的刚度降低,同时使系统阻尼增加;而大范围转动使弹性梁的刚度增加,同时使系统产生了能量转换的陀螺效应。因此,柔性多体系统刚-柔耦合动力建模中必须包括大范围平动与柔性体变形运动之间的耦合动力学效应。  相似文献   

10.
程耀  陆启韶 《力学学报》2005,37(6):750-755
研究了中心力场中的一类刚-弹耦合系统的平面运动动力学,模型是带有一悬臂 梁的刚体. 综合考虑了系统轨道运动与姿态运动,在Lagrange力学体系下给出了系统的运 动方程,在保守系统和考虑梁的材料黏滞阻尼两种情况下,利用能量-动量方法给出了一类 相对平衡点稳定性的充分条件.  相似文献   

11.
研究了初应力法的作大范围运动柔性梁的建模理论.根据连续介质理论,考虑应变-位移中的非线性项,用一致质量有限元法对柔性梁进行离散,基于Jourdain速度变分原理导出定轴转动下大范围运动为自由的柔性梁刚-柔耦合动力学方程.从其刚柔耦合动力学方程出发,考虑在大范围运动已知情况下的结构动力学方程.通过引入准静态概念,把其结构动力学方程转化为准静态方程.对纵向和横向变形节点坐标进行坐标分离,解出与纵向变形相关的准静态方程,得到准静态时的纵向应力表达式,从而获得附加刚度项.并对此非惯性系下作大范围运动柔性梁的结构动力学方程进行数值仿真,对零次近似模型、一次近似模型、初应力法动力学模型的仿真结果进行分析,揭示三种模型的动力学性质的差异.  相似文献   

12.
Stability analysis of nonplanar free vibrations of a cantilever beam is made by using the nonlinear normal mode concept. Assuming nonplanar motion of the beam, we introduce a nonlinear two-degree-of-freedom model by using Galerkin’s method based on the first mode in each direction. The system turns out to have two normal modes. Using Synge’s stability concept, we examine the stability of each mode. In order to check the validity of the stability criterion obtained analytically, we plot a Poincaré map of the motions neighboring on each mode obtained numerically. It is found that the maps agree with the stability criterion obtained analytically.  相似文献   

13.
马晓燕  程耀 《力学学报》2007,39(6):813-821
采用带有一悬臂梁的刚体模型, 研究了一类自由的刚-弹耦合系统定态运动的稳定 性. 直接从原始系统出发(未做离散化处理),综合考虑了系统的平动与姿态运动的 耦合,在非完整坐标的Lagrange力学体系下选取状态变量,结合Lyapunov直接方 法和Chetaev的从运动方程的首次积分构造Lyapunov泛函的 方法. 引入的变量使得Lyapunov泛函形式简单,给运动稳定性分析带来了很大的方便. 最终给出了系统的定态运动按尺度稳定的充分条件.  相似文献   

14.
An effective countermeasure against vibration under limitation of volume and weight of small satellites is to insert thin polyimide tape between structural elements, especially for structural vibration of a small satellite during its launch. In this study, we deal with three types of aluminum elastic beams clamped on an aluminum rigid base. To explain dynamic damping properties of thin polyimide tapes inserted between structural elements based on our experimental data, we first develop a mathematical model, which can be applied to FEM analysis. Although this model generally depends on both the number of laminated tape layers and frequency, it shall be modified to a special model, which only depends on frequency but not depend on the number of layers. Finally, using a new test beam, the validity of the proposed mathematical model is demonstrated.  相似文献   

15.
We consider a mechanical system consisting of a circular cylindrical shell and an absolutely rigid body attached to one of the ends of the shell. Using the principle of possible displacements, we construct a mathematical model for the equilibrium state of the considered system under loads of general form. Using this model, we formulate an eigenvalue boundary-value problem that describes the free vibrations of the shell-body system and propose its approximate solution. In the case where the shell is replaced by an equivalent Timoshenko beam, we construct an exact solution of the problem under consideration. We also give an estimate for the effect of the rigid body on the vibrations of the system and investigate the accuracy of the beam approximation of flexural vibrations of the shell.Translated from Neliniini Kolyvannya, Vol. 7, No. 2, pp. 263–285, April–June, 2004.  相似文献   

16.
Beams with spatial compliance can be deformed as bending in a plane, twisting, and extending. In terms of the screw theory on rigid body motions, the concept of "deflection screw" is introduced, a spatial compliant beam theory via the deflection screw is proposed, and the spatial compliance of such a beam system is presented and analysed based on the material theory and fundamental kinematic assumptions. To study the dynamics of the spatially compliant beam, the potential energy and the kinetic energy of the beam are discussed by using the screw theory to obtain the Lagrangian. The Rayleigh-Ritz method is used to compute the vibrational frequencies based on discussions of boundary conditions and shape functions. The eigenfrequencies of the beam with spatial compliance are compared with those of individual deformation cases, pure bending, extension, or torsion. Finally, dynamics of a robot with two spatial compliant links and perpendicular joints is studied using the spatial compliant beam theory. Coupling between the joint rigid body motions and the deformations of spatial compliant links can easily be found in dynamic simulation. The study shows the effectiveness of using the screw theory to deal with the problems of dynamic modeling and analysis of mechanisms with spatially compliant links.  相似文献   

17.
研究了初应力法的作大范围运动矩形板的建模理论。根据连续介质理论,考虑应变-位移中的非线性项,用一致质量有限元法对柔性板进行离散,基于Jourdain速度变分原理导出定轴转动下大范围运动为自由的柔性板刚-柔耦合动力学方程。从其刚柔耦合动力学方程出发,考虑在大范围运动已知情况下的结构动力学方程。通过引入准静态概念,把其结构动力学方程转化为准静态方程。对纵向和横向变形节点坐标进行坐标分离,解出与纵向变形相关的准静态方程,得到准静态时的纵向应力表达式,从而获得附加刚度项;并对此非惯性系下作大范围运动柔性板的结构动力学方程进行数值仿真,验证了采用初应力法柔性板的动力学建模方法来计算经历大范围运动的不规则柔性板的动力学响应是可行的,体现了初应力法对柔性板建模的优越性。  相似文献   

18.
In this paper, the dynamic behavior of a cantilever beam impacting two flexible stops as well as rigid stops is studied both experimentally and numerically. The effect of contact stiffness, clearance, and contacting materials is studied in detail. For the numerical study of the system, a finite element model is created and the resulting differential equations are solved using a Time Variational Method (TVM). To achieve higher computational efficiency, the Newton–Krylov method is used along with TVM. Experimental results validate the contact model proposed for predicting the first mode system dynamics. A new nonlinear force estimation function has been proposed based on measured accelerations, which enables the understanding of the impact dynamics.  相似文献   

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