空间机械臂动力学与控制研究进展

综述了近年来国内外在空间机械臂动力学与控制研究领域内的最新进展．包括路径规划的逆动力学、挠性影响、自适应控制及最优控制,以及工作空间等方面的研究状况和展望      

大变形轴向运动梁的精确动力学模型

轴向运动梁的横向振动是具有实际工程背景的动力学问题.该文应用Cosserat弹性杆模型讨论圆截面轴向运动梁的动力学建模及其运动稳定性.以沿梁中心线的弧坐标代替方向固定的坐标轴,根据梁截面的姿态随弧坐标和时间的变化确定梁的变形过程.从欧拉的速度场概念出发,考虑梁截面转动的惯性效应和剪切变形,建立大变形轴向运动梁的动力学方程.其小变形特例为轴向运动的三维Timoshenko梁.基于该模型分析了轴向运动梁准稳态运动的静态和动态稳定性,导出可导致失稳的临界轴向速度.证明空间域内的欧拉稳定性条件是时间域内的Lyapunov稳定性的必要条件.      

关于带阻尼的二自由度系统动力消振器

二自由度系统的动力消振器是振动力学课程中讲述多自由度系统受迫振动的典型例题.本文讨论阻尼器的存在对消振器工作原理的影响,以及被消振对象的残余振动和阻尼器的振动振幅与阻尼系数的关系.     

无踏板的跑步自行车

 叙述新出现的靠驾车人跑步驱动的无踏板Fliz 自行车及其力学原理.     

复弯矩表示的非圆截面杆平衡的Schrdinger方程及其半解析解

弹性细杆的平衡和稳定性问题的研究在工程和分子生物学中有重要的应用背景。利用文中提出的复柔度概念,建立了用复弯矩表示的非圆截面杆平衡的Schrdinger方程。借助复曲率概念,导出以杆的曲率、挠率和截面相对Frenet坐标系的扭角为未知变量的2阶常微分方程,此方程与传统使用的Kirchhoff方程等价。文献中仅适用于圆截面杆平衡问题的Schrdinger方程为本文导出方程的特例。对于准对称截面杆,用小参数法分别建立了零次和一次近似方程,其中零次近似方程存在解析解。对于截面的主轴坐标轴与中心线的Frenet坐标轴重合的无扭转杆特殊情形,Schrdinger方程转化为Duffing方程,应用数值方法作出了Duffing杆变形后的三维几何图形。     

超大变形弹性细杆几何形态的拓扑描述

以DNA和其他生物高分子链为背景的弹性杆模型以其极端细长性和超大变形而不同于传统弹性力学的研究对象. 杆在外力作用下的几何形态取决于影响中心线形状的弯曲变形及截面绕中心线的扭转变形. 讨论了超大变形弹性细杆几何形态的拓扑学描述,及其在弹性杆的平衡和稳定性问题中的应用.     

受圆柱面约束弹性杆的平衡与稳定性

讨论受圆柱面约束的圆截面弹性杆的平衡与稳定性。以描述截面姿态的欧拉角为变量,建立受约束弹性杆的平衡方程。利用方程的初积分导出约束力、截面内力及挠性线的解析表达式。作为特殊的平衡状态,讨论杆的螺旋线平衡的存在条件。用相平面法分析螺旋线平衡的稳定性,导出解析形式的稳定性条件。     

直立人体的稳定性

讨论直立人体的稳定性问题。以受控的倒置双复摆作为人体模型，分析影响直立稳定性的主观和客观条件，建立限制人体质心地面投影位置的动态稳定域，从而对实践中的现象作出理论解释。     

单足跳跃的定性分析

本文利用双质量－弹簧系统作为单足跳跃的简化模型，并利用相平面法作定性分析，以讨论跳跃运动的着地碰撞现象．     

翻身陀螺简史及其力学分析

叙述了翻身陀螺的发明过程及其研究简史. 从物理概念出发分析了翻身陀螺的力学原理.