Serret-Andoyer变量描述的刚体定点运动

叙述刚体动力学中Serret-Andoyer变量的基本概念. 导出用其表达的刚体定点运动动力学方 程,叙述其在航天器姿态动力学和陀螺力学中的应用.     

基于Gauss伪谱法的3D刚体摆姿态最优控制

研究Gauss伪谱法求解3D刚体摆姿态最优控制问题．针对其最优姿态控制问题,既要满足由任意位置运动到平衡位置姿态运动规划问题,又要满足系统含有动力学约束的力学模型问题,提出基于四元数来描述3D刚体摆的数学模型,建立3D刚体摆姿态的动力学和运动学方程,为了解决3D刚体摆在平衡位置处的姿态最优控制问题,设计基于Gauss伪谱算法的最优姿态开环控制器,得到了3D刚体摆的姿态最优控制轨迹,得到满足的可行解,通过仿真实验验证了其开环解在平衡位置的控制姿态最优性．     

从动力学角度看力系等效与简化

力系等效与简化本质上是动力学问题,但在理论力学教学和教材中习惯于放在刚体静力学部分,并且通常仅限于研究作用在刚体上的力系.本文从动力学角度研究作用在一般质点系上的力系,将刚体作为质点系的特例,用多种简洁的途径得到理论力学中关于力系等效、力系简化的全部结论.自1996年起在清华大学面向工科院系开设的理论力学课程中进行了教学实践,取得了很好的效果.     

老树新枝——谈多刚体系统动力学

老态龙钟的百年古树抽新芽、长新枝,生机勃勃,使人耳目为之一新。科学领域中也有不少类似的现象,本文打算介绍一个实例。一、三种可积情形只是沧海一粟刚体力学古典理论的主要结果是在上一世纪取得的,当时的重点是研究单刚体定点运动。人们致力于寻求合适的运动参数;研究有限转动和运动学关系,动力学方程;以及讨论重刚体(主动力只有重力)的可积情形。     

弹性杆基因模型的力学问题

概述弹性杆静力学与刚体动力学之间相似性的Kirchhoff理论．讨论其在分子生物学的弹性杆基因模型中的应用，以及与分析力学和运动稳定性理论有关的若干问题．     

四元数在刚体与多刚体系统力学中的应用

本文简要地介绍了四元数在刚体与多刚体系统力学中的应用.主要有下列内容:四元数(欧拉参数)的简单介绍;在刚体有限转动理论方面的应用;四元数形式的刚体定点运动的运动学方程与动力学方程;多刚体系统四元数关联矩阵的构造;四元数形式的多刚体系统运动学方程与动力学方程.     

基于动力学模型的皮影动画

运用力学知识对皮影运动进行分析, 目的是模拟真实的皮影运动. 主要研究方法: (1) 根据皮 影的几何造型特征, 建立了皮影的多刚体动力学模型; (2) 根据动力学模型, 建立皮影中各部 分运动的动力学方程, 并给出其数值求解格式; (3) 根据动力学方程的离散格式, 运用FLASH 中的脚本语言编写皮影运动的程序. 并能用这个程序模拟真实的皮影动画.     

陀螺力学中的非线性振动方法

研究陀螺仪的力学发源于古典刚体动力学,由于实际陀螺仪表的结构和力学模型日趋复杂,严格的解析方法逐渐被各种近似分析方法所取代,使陀螺力学区别于古典刚体动力学而形成独立的力学分支,本世纪初开始建立起来的陀螺仪线性理论和章动理论已发展得十分完善,成为指导各类陀螺仪表设计的理论基础。但随着技术的发展,陀螺力学中的非线性问题愈来愈显示出重要性,因为      

《小问题》2017-1解答

<正>问题:自由刚体的一般运动在哪些条件下可以当作刚体平面运动?提示:综合考虑运动学条件、受力条件、质量与惯量的条件等.(2017年1月清华大学钱学森力学班"动力学与控制"课期末考试的简答题,李俊峰、马曙光供稿)解答:在惯性参考系中建立直角坐标系OXYZ,再     

生物力学的几个问题

引言生物力学是力学与生物学、生理学、病理学、解剖学、医学等学科之间的边缘学科。近二十年以来,医学科学技术的进一步发展,仿生学的发展,以及由于新技术的出现而产生的人对特种环境适应性问题的研究等提出了一系列的生物力学问题,促进了生物力学作为一个新的学科蓬勃发展起来。目前,生物力学已经以人体正常生理力学为中心,包括生物材料的力学性质、血流动力学、微循环力学、肌肉力学与骨骼力学、人体动力反应及人体耐受性问题、生物运动力学等,形成了一...     

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分析人体双足步行的动态稳定性以及跳跃运动的动力学过程. 讨论与竞走和跑步运动有关的 力学问题.     

小问题

<正>《小问题》栏欢迎来稿出题(请自拟题目或注明题目来源),题目及解答请寄《力学与实践》编辑部,采用后将致薄酬.2017-1自由刚体的一般运动在哪些条件下可以当作刚体平面运动?提示:综合考虑运动学条件、受力条件、质量与惯量的条件等.(2017年1月清华大学钱学森力学班"动力学与控制"课期末考试的简答题,李俊峰、马曙光供稿)     

关于刚体系统碰撞问题的动力学普遍定理解法

关于刚体系统碰撞问题的动力学普遍定理解法黎邦隆，黎之奇（湖南大学，长沙４１００８２）（中科院力学所，北京１０００８０）对较复杂的刚体系统的碰撞问题，一般都用冲力情况下的拉格朗日方程解答．因为通常都认为，用动力学普遍定理，就要将系统拆开，于是导致各刚体...     

充液刚体动力学研究方法概述

充液刚体动力学源自19 世纪的经典力学, 发展至今成为以航天高科技为背景的动力学分支. 本文概述充液刚体的力学模型与实际对象不断接近, 研究方法随之不断更新的过程.     

多刚体开链系统运动的四元数算法

1.前言近年来,多刚体系统力学越来越被人们所重视.目前国际上不仅感兴趣于多体系统的定位问题和运动学,而且对多体系统的动力学也作了一系列的研究. 所谓多刚体力学系统是指由这样的相连刚体所组成,其中相邻的刚体间至少具有一个公共点,若这些刚体不形成闭合回路,则称此系统为开链系统;否则称为闭链系统. 本文主要用四元数算法研究多刚体开链系统的运动,包括位移分析与速度分析.这种方法的优点除了能避免方程的奇异性,还在于它能有机地将矩阵算法和矢量算法统一     

一类刚-梁耦合系统平面稳态运动的稳定性

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.     

失重状态下人体姿态控制的仿真研究

本文介绍宇航员在失重状态下通过自身肢体动作控制姿态的计算机仿真研究方法.利用自由多刚体动力学方程及通用程序对文献[2]提出的方案进行了仿真研究,着重讨论了人体在作偏航运动时出现滚动和俯仰的干扰问题,提出宇航员增大偏航角,减少干扰的动作方案.     

计及剪切变形的Timoshenko梁的刚-柔耦合动力学

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。     

井筒内受压杆管后屈曲能量法分析与实验研究

目前不少理论力学教材都涉及刚体平面运动动力学方程的教学内容,但有些教材在叙述上有许多值得商榷之处.对这一重要的基本概念,本文提出作者的思考,供理论力学教学的教师与学过此内容的学生讨论.     

自由下落猫的转体运动

本文讨论猫自由下落时四肢着地的动力学解释,Kane和scher对由两个轴对称刚体组成的力学模型作数值积分研究猫的转体运动。本文考虑猫驱干的非轴对称性并重新选择角度坐标。导出的非线性微分方程存在解析积分,从而得出转体运动的一般规律,计算结果与数值积分结果相一致。