机动武器系统的含间隙动力学研究——上篇:含摩擦碰撞模型

在对若干模型比较的基础上 ,提出一种新的含摩擦碰撞模型。该方法将一些基本关系设定为由试验或理论估算得到的一般函数的形式 ,在近似“磁滞”碰撞力模型中引入了速度因子 ,得到碰撞力模型 ;将摩擦作用划分为滑动、滚动和转动三种类型 ,分别考虑其影响 ;综合考虑接触力和摩擦力 。

柔性多体系统含摩擦碰撞stick-slip过程动力学仿真

基于高次刚柔耦合理论和Lagrange乘子法,研究了柔性多体含摩擦碰撞stick-slip过程的全局动力学的精确建模与自动切换仿真问题。基于变拓扑思想,根据分离、碰撞、黏滞接触和滑动接触等状态分别构造相应的约束条件和动力学方程。运用冲量/动量法求解碰撞初始条件;引入切向滑动摩擦力势能的概念描述切向滑动接触力;给出接触、分离、黏滞、正向/逆向滑动状态之间的切换准则,实现了系统全局动力学自动切换。通过算例的数值仿真,分析了滑移/黏滞(微滑动)、正/逆向滑动等复杂非光滑现象,验证了该模型和算法的有效性。

基于LuGre摩擦模型的接触约束法旋转柔性梁斜碰撞研究

基于接触约束法和LuGre摩擦模型对在重力场作用下作大范围旋转运动的柔性梁系统和斜坡发生含摩擦斜碰撞的动力学问题进行研究.首先运用刚柔耦合的多体系统动力学理论对大范围运动的柔性梁进行离散化和动力学建模,在碰撞时采用冲量动量法求出跳跃速度,其次在法向上引入接触约束求解出碰撞力,在切向上采用LuGre摩擦模型分两种方式求解摩擦力,第一种是在滑动时摩擦力由摩擦系数和碰撞力计算得出,黏滞状态下引入切向约束计算拉格朗日乘子反应实际摩擦力,根据黏滞/滑动切换判断计算出碰撞过程摩擦力(与Coulomb摩擦模型计算摩擦力一致);第二种根据LuGre摩擦模型摩擦系数和法向碰撞力计算其摩擦力,从而在碰撞时无需黏滞/滑动切换,采用相同的摩擦力计算公式.通过与Coulomb摩擦模型对比发现,LuGre摩擦模型描述碰撞切向摩擦过程更精确,LuGre摩擦模型黏滞时建立约束方程和碰撞采用统一的摩擦力公式这两种建模方式描述的斜碰撞动力学特性没有区别,进而说明采用法向接触约束和LuGre摩擦模型具有满足碰撞非嵌入情况、避免黏滞/滑动切换、描述摩擦力相对准确的优势.