柔性杆柔性铰机器人动力学分析

研究由N柔性杆和N柔性铰组成的空间机器人的动力学问题．把柔性铰简化成一个线性扭转弹簧,采用假设模态法表示杆件的弹性变形,运用Kane方法对全柔机器人进行动力学建模,推导出完整的系统动力学方程组．通过一个数值仿真算例,验证所做工作的可行性,并分析了柔性效应对机器人动力学响应的影响．     

崎岖地形环境中月球车的动力学建模与仿真

以六轮摇臂-转向架关节式月球车为研究对象,根据其机械原理和结构特点,并参考车辆动力学理论,分析其在崎岖地形中的受力情况,利用Kane方法建立了理想状态下的非线性动力学模型,并基于此模型对月球车进行速度跟踪控制仿真,证实了模型和控制方案的可行性,为设计轨迹跟踪和避障控制器提供依据.     

基于模态自适应的大变形多体系统动力学分析

柔性大变形系统在进行模态降阶时,若模态选取不当,会影响求解精度甚至导致求解结果发散.对此,提出了基于绝对节点坐标法(ANCF)的柔性大变形系统模态自适应选择方法.通过ANCF梁单元建立系统的动力学模型;利用全模态稀疏表示内部区域的坐标;根据Latin超立方抽样构建采样矩阵,作用于动力学方程,以减少方程的数量;以采样后的动力学方程作为约束,构造模态坐标范数优化问题;求解优化问题可以得到具有重大贡献的模态.通过两个实例表明：数值计算结果与常用方法的结果高度吻合并且求解效率显著提升.     

基于旋量理论的开链机器人动力学Kane方程研究

首先介绍了旋量的基本理论、指数积及雅可比矩阵．在此基础上定义了基于旋量理论的主动力旋量、惯性力旋量、偏速度旋量、广义主动力及广义惯性力等概念,之后推导出了基于旋量理论的开链机器人动力学Kane方程,再者阐明了偏速度旋量几何计算,最后以示例验证结论的正确性．     

基于四元数表示的多体动力学系统及其保辛积分算法

将四元数引入多体动力学系统,用以描述刚体转动分量,继而据此将问题转入约束动力学领域,建立相关的Lagrange体系.然后引入作用量并进行有限元近似,并保证格点上严格满足约束条件,则根据分析结构力学基本理论,可导出逐步积分的递推格式,并且积分保辛.该法具有未知数少、计算量小等优点,数值结果令人满意.     

多柔体系统动力学符号演算的研究

多柔体系统动力学涉及繁杂的数学运算,对系统动力学方程和系数矩阵进行手工推导是低效而不可靠的．采用数值化方法进行系统动力学分析将包括许多虚运算和重复计算,使得计算效率和精度受到了影响．同时对约束和外力的变化适应性较差．本文在通用计算机符号演算软件ＭＡＴＨＥＭＡＴＩＣＡ环境下,研究了多柔体系统动力学的计算机符号演算方法,提出将多柔体系统动力学建模和数值分析的问题在ＭＡＴＨＥＭＡＴＩＣＡ环境中一体化解决,并通过实践说明这一方法是可行的和有效的．     

具有逐段常值变元逻辑方程的振动性

随着科学技术的发展,泛函微分方程与众多科学领域的研究结合得愈来愈紧密,例如,连续体力学、种群生态学、电力学、自动控制、经济数学等等.而客观世界中的许多现象都要用泛函微分方程作为它们的数学模型,因此研究它具有明确的理论意义和现实意义.该文讨论了具有逐段常值变元的逻辑方程N′(t)=N(t)(a+bN~p(t-l)-cN~q(t-l)+dN~p([t-k])-fN~q([t-k]))的振动性,对已有的结果作了推广,并且获得了振动的充分必要条件.     

具有连续偏差变元的非线性双曲方程的振动准则(英文)

讨论了一类双曲偏泛函微分方程边值问题,给出了在两类边值条件下解振动的充分条件。     

二阶时标非线性中立型动力学方程的振动性

运用广义Riccati变换给出时标上二阶非线性中立型动力学方程振动的充分条件,进一步研究了具扰动项的动力学方程解的性态.所得结论推广和改进了已知文献的部分结果.     

大垂度柔索的动力学建模与仿真

用多刚体-球铰模型对大垂度柔索进行离散化建模,利用多刚体系统动力学理论建立了该模型的动力学方程.采用矩阵广义逆理论对其位移和速度进行修正,以消除该微分-代数方程在数值分析中的违约现象.数值仿真证明了该方法的正确性.     

三维浮式结构的流固耦合动力特性分析

对于采用位移-压力有限元格式从流固耦合系统导出的大型非对称矩阵特征值问题,构造出了一种新格式的迭代Arnoldi方法进行非对称特征值分析来获得浮式结构的动力特性．该迭代格式在克服零频的移频技术中,可以高效地计算出Arnoldi向量．实例分析结果表明,流固耦合作用对水上大型薄壁浮式结构动力特性具有重要影响．     

变速度轴向运动粘弹性梁的动态稳定性

研究速度变化的轴向运动粘弹性梁在亚谐波共振及组合共振范围内的参数振动．通过平均法,在运动参数激励频率为2倍固有频率或为两阶固有频率之和附近时得到了自治的常微分方程组．在参数激励频率和激励振幅平面上,可以找到由于共振而产生的失稳区域,并应用数值方法验证了理论推导结果的正确性．分析了粘弹性阻尼,速度和预紧张力对失稳区域的影响．粘弹性阻尼使得共振失稳区域减小,而速度和预紧张力使共振失稳区域在频率-振幅平面上发生漂移．     

大范围运动刚体上矩形薄板力学行为分析

采用Hamilton变分原理建立了大范围运动平板的动力学模型．从理论上证明了不同大范围运动状态下平板中既可存在动力刚化效应,也可存在动力软化效应,且动力软化效应还可使板的平衡状态发生分岔而失稳．采用假设模态法验证了理论分析结果并得到了分岔临界值和近似后屈曲解．     

大位移Timoshenko转轴三维耦合动力学分析

对于高速柔性转轴,综合考虑滑移、弯曲、剪切变形、旋转惯性、陀螺效应和动不平衡等因素,运用Timoshenko旋转梁理论,给出弹性体空间运动的一般性描述,通过Hamilton原理建立弯曲-扭转-轴向三维耦合非线性动力学方程,应用参数摄动方法和假设振型方法进行化简,并用数值模拟分析了轴向刚性滑移、剪切变形、截面尺寸和转速等因素对转轴动力学响应的影响。     

Passive Attitude Control of Flexible Spacecraft from Quaternion Measurements

In this work, we propose a dynamic controller for a spacecraft with flexible appendages and based on attitude measurements. This control ensures the asymptotic fulfillment of the objectives in the case of rest-to-rest maneuvers when a failure occurs on the accelerometer sensors, so that the angular velocity is not available for feedback. Also, it is assumed that the modal variables describing the flexible elements are not measured. This is a lower level controller and is to be selected at the higher level by a supervisor when an emergency situation is detected.     

一个刚柔耦合的火箭发射架动力学模型

对刚柔耦合火箭发射架进行了动力学建模．将火箭发射架分成两个子系统,一个是多刚体系统,另一个是空间大位移运动的柔性发射管．先对这两个子系统的动力学分别建模,然后再考虑这两个系统之间的动力学耦合,从而获得整个系统的动力学模型．这种方法把复杂系统离散成简单系统,再由现存的简单系统的动力学模型组合成整个系统的动力学模型,使得整个建模过程高效、方便．     

基础动力分析的一种半解析、半数值方法

提出了一种基础动力分析的半解析、半数值计算方法．采用Lamb解及其相应的近似公式,建立了基础动反力和位移的关系式．从而可象静力问题那样将基础板分离出来,将板看作上部作用已知载荷,下部作用用挠度表示的地基反力,因此只需要对板进行有限元分析．采用这种方法分析了不同形状、 不同刚度、不同频率下的地基板的振动问题, 而且可以考虑基础埋深的影响．算例分析表明,提出的方法是一种计算简便、精度较高、适用范围广泛的有效数值方法．     

Mathematical Modeling and Simulation of a Flexible Shaft-Flexible Link System With End Mass

In this study, the equation of motion of a single link flexible robotic arm with end mass, which is driven by a flexible shaft, is obtained by using Hamilton's principle. The physical system is considered as a continuous system. As a first step, the kinetic energy and the potential energy terms and the term for work done by the nonconservative forces are established. Applying Hamilton's principle the variations are calculated and the time integral is constructed. After a series of mathematical manipulations the coupled equations of motion of the physical system and the related boundary conditions are obtained. Numerical solutions of equations of motion are obtained and discussed for verification of the model used.     

旋转输液管动力稳定性理论分析北大核心CSCD

基于Lagrange原理和假设模态法建立了旋转输液管的动力学模型.通过降阶升维的方法求解系统的特征值问题,并分析了旋转输液管自由振动特性.得到了不同端部集中质量和转速下,系统特征值随流速升高的演变轨迹.揭示了临界流速随系统参数的变化规律.研究发现,内部流体的流动对旋转输液管动力学特性存在显著影响.在某些参数组合下,系统低阶模态能够形成不同形式的内共振关系.预示了旋转输液管模型蕴含丰富的动力学现象.