基于能量恢复系数的多刚体系统的摩擦碰撞

研究了多刚体系统的摩擦碰撞问题。一般的法向弹塑性力与位移的关系被直接引入到多刚体系统的计算中,同时考虑了碰撞中滑动模式的变化。在现存的文献中,常通过求解微分方程来解决该问题,但因碰撞时间同碰撞力不在同一个量级上,这就导致计算步长的选择十分困难,而且Amontons-Coulomb摩擦定律的不光滑性导致了在搜索粘滞状态与滑动状态的非光滑点的困难。代替通常的解微分方程的方法,以能量恢复系数作为桥梁,通过代数的方法得到碰撞前后系统状态。其主要优点在于既避免了能量的不协调性,又比微分方法简单。     

考虑摩擦的平面多刚体系统的冲击问题

由于经典的多体系统冲击动力学的方法无法在冲击的瞬间计算摩擦力的积分,所以在考虑滑动粘滞、反向及保留经典的近似冲击假定的情况下,通过采用分段分析的方法,得到含摩擦的平面多刚体系统的冲击问题的理论解,即根据冲击的初始条件及几何特性,以及作者提供的公式,可以直接得到冲击后的动力学响应。     

多点接触碰撞的数值计算

用子结构离散方法对我点接触碰撞的动力学问题进行研究，导出了描述多体接触碰撞的动力学方程，通过与碰撞有关约束的Ｌａｇｒａｎｇｅ乘子在撞击方向的分量，确定各物体之间碰撞结束的时刻，通过对脱开的节点的相对矢径的计算，确定脱开的物体是否又一次接触碰撞。数值计算表明，物体之间可反复碰撞。     

基于多刚体动力学的人-车碰撞事故形态重构研究

交通事故重构已成为事故鉴定的重要技术手段,对还原交通事故碰撞过程十分有效。目前绝大多数重构技术均依赖于事故现场碰撞信息的采集;但准确性较低且缺乏通用性。针对某真实人-车碰撞事故案例,基于多刚体动力学原理,建立人-车碰撞数字化模型;并借助其重构事故发生时的各参与方运动状态,实现车辆损伤信息与行人冲击损伤机理的多重融合。通过行人最终位置、车辆受损区域、行人损伤等事故现场信息,验证数字重构模型的准确性。研究成果可为进一步探讨汽车前部结构设计与人员损伤的内在联系提供理论支撑;亦对制定有效规范的交通行为举措,保护交通事故中弱势群体具有较重要意义。     

含闭合链的多刚体系统的动力学分析

该文详细研究了含有闭合链的复杂多刚体系统的动力学问题，建立了Ｌ－Ｅ法形式的动力学方程，并且运用奇异值分解法对其进行了缩并求解。该文的工作丰富了多刚体系统动力学建模理论和方法。     

建立多刚体系统动力学方程方法的等价性

比较了多种建立多刚体系统(简称多体系统)动力学方程的方法,结果表明Kane方法是一种较好的方法。进一步研究了多体系统动力学方程的几何意义,为改善动力分析的数值计算精度打下基础。     

2D刚体碰撞的计算机实时模拟

将刚体力学与计算机技术相结合，介绍了对刚体的物理运动进行实时模拟的方法和步骤．通过Vector类封装的与向量运算相关的成员函数和操作符，对顶点对顶点、顶点对边这两种接触类型的碰撞侦测进行了探讨和研究，运用动量及动量矩定理计算了碰撞刚体间的实际冲量公式，建立了刚体碰撞响应模型，从而实现对2D刚体碰撞的实时模拟．     

多刚体系统动力学方程的缩减

用嵌入约束法进行速度变换,对用笛卡尔绝对坐标描述的多刚体系统动力学引入铰链相对坐标,得到兼用两类坐标描述的动力学模型.这种方法列写公式容易,而且计算效率高。给出了一个说明性例题。     

带闭环的多刚体系统的动力学方程

应用Roberson/Wittenburg方法中描述多刚体系统形态的关联矩阵和通路矢量矩阵及Kane方程处理多刚体系统的方法,推导了全部转动铰带闭环的多刚体系统的动力学方程,因而使推导过程简单、明了,得到的动力学方程可使进行带闭环的多刚体系统的数值计算更易程序化。     

含摩擦双边约束多体系统的Time-Stepping方法

与光滑约束系统相比,含摩擦的双边约束多体系统动力学有本质的不同.对该类特殊系统提出了一般的建模与数值分析方法.建模方面将每一含摩擦的双边约束分解为两个方向相反的单边约束,用互补条件取代原有的约束等式,避开了含绝对项的动力学方程.在数值方面,采用基于线性互补问题的time-stepping算法.该算法避开了非光滑动力系统计算量随约束数目增加急剧增长的Delassus问题,同时当不计静、动摩擦系数差别时,无须进行滞一滑转换检测.采用该算法对含摩擦的典型机构做了非光滑与非线性特性分析.     

车辆滑柱连杆悬架运动特性分析的多刚体方法

本文介绍了多刚体系统最大数量坐标法运动学分析的基本原理 ,建立了车辆滑柱连杆式悬架运动分析的多刚体系统模型。通过对计算机模拟结果的分析 ,得出了一些有意义的结论。     

含摩擦双边约束多体系统的Time-Stepping方法

与光滑约束系统相比,含摩擦的双边约束多体系统动力学有本质的不同. 对该类特殊系统提出了一般的建模与数值分析方法. 建模方面将每一含摩擦的双边约束分解为两个方向相反的单边约束,用互补条件取代原有的约束等式, 避开了含绝对项的动力学方程. 在数值方面,采用基于线性互补问题的time-stepping算法. 该算法避开了非光滑动力系统计算量随约束数目增加急剧增长的Delassus问题, 同时当不计静、动摩擦系数差别时,无须进行滞滑转换检测. 采用该算法对含摩擦的典型机构做了非光滑与非线性特性分析.     

自由多刚体系统主体动力学方程及通用程序

本文讨论由n 个刚体铰接成任意树形的多刚体系统.在系统处于腾空或失重状态,除主体外的各刚体受控的情况下,导出了描述该系统主体姿态的动力学方程.利用四元素描述主体的姿态,该方程是由4个一阶方程组成,并推导出标准形式.由该方程建立的数值积分通用程序只要求输入一组描述系统的基本参数及邻接刚体相对运动控制规律.文末给出了利用该程序于运动生物力学仿真研究的例子.     

刚体碰撞问题的Hamilton原理及其应用

从d’Alembert-Lagrange原理出发,推导出碰撞的Lagrange方程的新形式——碰撞状态方程;在此基础上,定义了能量形式的碰撞特征函数,提出了碰撞分析的Hamilton原理,并揭示了其物理本质:在任意运动许可的碰撞中,真实的碰撞使系统动能损失在广义速度空间最小(或系统当前动能最大),把碰撞分析理论推进到变分(极值)原理的阶段.进一步的研究显示,以碰撞的Hamilton原理为基础,不仅能推出碰撞的三大基本定理,还能推出碰撞的相对动能定理的新结果.文中还探讨了若干应用的具体问题,厘清了牛顿摆球链散开原因的历史争议,表明碰撞的Hamilton原理能够突破传统方法的局限,兼具理论的普适性和应用的便捷性.     

开环多刚体系统的四元数动力学方程

建立了开环多刚体系统的四元数动力学方程，以滑移矢量和相对转动四元数为广义坐标，并运用广义达朗贝尔原理及广义虚功原理建立的这一动力学方程消除了奇点，便于数值计算。以一无约束的空间２刚体系验证了四元数多刚体系统动力学方程的正确性和适用性。     

多关节机械手碰撞约束反力冲量和冲量矩的算法

本文采用Roberson.E.—Wittenburg.J.研究多刚体系统动力学的方法,利用图论观点和增广体概念,对RSRRS机械手的树形结构系统有向图进行研究,导出了机械手各关节约束反力冲量和冲量矩的计算式。该动力学方程组是以广义坐标表出并用矩阵形式表示,便于进行数值计算和程序设计。     

多刚体系统嵌入约束的动力学方程

应用分析动力学的嵌入约束方法,导出了多刚体系统动力学嵌入约束的Lagrange方程、Roberson—Wittenburg方程和Kane方程。     

多刚体离散方法在圆环振动分析中的应用

本文论述了圆环的多刚体离散模型,推导出了圆环平面几何非线性振动方程。通过和有限元方法和集中质量法的比较可以看出本方法的正确性及优越性。最后具体求出了圆环的动特性值及前九阶振型,并计算出了圆环强迫几何非线性振动的位移响应。     

基于碰撞力学原理对刚体武术器械打击力的相关分析

运用碰撞力学原理,以刚体武术器械的打击动作为研究对象,对刚体武术器械的打击力与位置进行了定量计算:建立了打击力与转动惯量、刚体武术器械的质量、被击物体的质量、打击位置、恢复系数、手臂长度、刚体武术器械的质心到手握刚体武术器械端之间距离等因素之间的方程式,以此可计算出刚体武术器械的最适宜打击力、最大打击力及其位置;为武术器械运动提供理论参考.     

三维多体摩擦接触问题边界元法及应用

从边界积分方程出发，推导了5个物体摩擦接触的边界积分方程，在求解接触问题的迭代过程中，应用了“凝聚法”．对一个由不同材质组成的接触问题进行了计算分析，取得了良好的分析结果．