基于集中质量法的阻拦网动力学建模与分析

针对传统有限元法建立的舰载机阻拦网动力学模型仿真效率较低问题,建立了一种舰载机阻拦网简化动力学模型。首先,基于集中质量法建立了柔性阻拦网的多体动力学模型,并对舰载机的几何外形进行合理简化,建立了舰载机和阻拦网间的接触碰撞模型;然后,联合阻拦网模型、舰载机模型以及阻拦装置模型,组成了完整的舰载机阻拦装置系统简化仿真模型;最后,将简化模型和商业有限元模型的仿真结果进行了对比分析。仿真结果揭示了阻拦网动态过程规律,验证了简化模型的有效性、准确性和高效性。

空间机械臂捕获卫星过程的碰撞动力学模拟及镇定运动的鲁棒控制

讨论了漂浮基空间机械臂捕获未知运动目标卫星的接触碰撞动力学建模和接触碰撞后系统镇定运动的控制问题。利用第二类拉格朗日方法和牛顿-欧拉法分别建立了接触碰撞前漂浮基空间机械臂和目标卫星两分体系统的动力学模型;以此为基础借助于空间机械臂与目标卫星接触点间的运动几何关系、力传递关系,计算了接触碰撞所产生的影响效应;捕获卫星后,联立空间机械臂与卫星接触碰撞前的动力学模型,建立了接触碰撞后两系统组合体动力学模型;并设计了增广鲁棒控制算法,以对受碰撞冲击后处于不稳定的组合体系统进行镇定运动控制。上述控制方法能应用于空间机械臂载体位置不受控情况,并能使组合体系统控制方程关于卫星不确定参数呈线性化关系。最后,利用数值仿真模拟捕获过程系统运动状态,验证了上述鲁棒控制镇定运动的效果。

柔性多体系统接触碰撞子结构动力学模型

对柔性多体系统接触碰撞的子结构动力学模型进行了深入的研究,将柔性杆纵向碰撞的解析解与该对象的子结构动力学模型的数值解进行了对照,揭示了子结构动力学模型能描述在接触碰撞期间应力波在柔性杆中的传播现象以及波的传播速度与杆的某些参数间的关系,研究了影响该模型精确性的参数范围,给出了该参数的一些优化值.

微型涡桨发动机动力涡轮叶片与机匣碰撞失效仿真分析

针对某微型涡桨发动机试车过程中出现的叶片断裂及机匣包容性问题,利用接触-碰撞动力学方法模拟了单叶片断裂后对叶片和机匣的碰撞失效过程,对碰撞位置、碰撞中的能量变化、等效应力/应变等进行了分析。结果表明,单涡轮叶片断裂情况下,叶尖和叶根依次与机匣碰撞产生两个撞击点,不考虑其余叶片的影响下,第一个撞击点由于叶尖滑动耗散部分能量,第二个碰撞点受到的冲击更大。考虑整周涡轮叶片旋转情况,断裂单叶片受后方旋转叶片驱使,动能大幅增加了,第一个碰撞点造成冲击更大。因此,在机匣包容性分析中,需考虑其余旋转叶片增强断裂叶片动能的影响。

多工况舰载导弹垂直发射仿真分析

为了研究在导弹垂直发射过程中,发射系统的接触碰撞对导弹出筒初始飞行状态的影响,以刚柔耦合的动力学模型为基础,结合发射筒和导弹接触的具体形式,即考虑折叠翼作用以及导弹支脚双侧接触碰撞特征,基于Dubowsky连续接触力学模型,计算法向碰撞力;利用修正后的Coulomb模型,计算切向摩擦力,建立垂直发射系统多体动力学仿真模型。通过计算分析发现:导轨间隙产生的接触碰撞力,造成发射装置强烈耦合运动,影响导弹发射时初始状态的稳定性,在实验以及设计中应予以重视。

混合碰撞建模方法及其试验验证

目前广泛采用的接触碰撞建模方法主要基于传统的物理碰撞模型,如赫兹碰撞模型和非线性弹簧阻尼碰撞模型等,但它们的仿真精度不够高,更适用于接触碰撞趋势的仿真分析。基于此,提出了基于传统物理碰撞模型和数据驱动误差模型的混合碰撞建模方法,以更加准确地对接触碰撞现象进行动力学仿真分析。其中,物理碰撞模型对接触碰撞现象中已知的碰撞因素进行建模;基于径向基函数(Radial basis function,RBF)神经网络的数据驱动误差模型对接触碰撞现象中的误差部分进行建模。小球自由落体碰撞试验对混合碰撞建模方法进行试验验证,试验结果验证了混合碰撞建模方法的可行性和混合碰撞模型的准确性。