带中心刚体的旋转柔性件有限段建模

针对具有中心刚体并带有柔性梁附件的刚柔耦合系统 ,介绍了基于Kane动力学方程的多体动力学理论 ,并应用有限段建模方法对这类刚柔耦合系统建立了动力学方程 ,体现了梁类附件的柔性效应 ,反映了系统内部耦合产生的非线性特征 ,并呈现大范围运动所产生的动力刚化现象 .分析表明 ,所研究的建模方法比较完整 ,真实地反映了此类系统在大范围运动下的动力学特性 ,并具有较高的精度 .

基于有限段方法的高速凸轮机构动力学分析

基于有限段方法,给出了简化的凸轮机构动力学模型,并对该模型进行了运动学分析.依据Kane方程建立了高速凸轮机构梁式柔性构件的动力学方程,并用该方法编制了高速凸轮机构动力学分析的应用程序.数值计算结果表明,有限段方法是进行高速凸轮机构动力学分析的一种较好方法.

几何非线性机械臂有限段传递矩阵法

提出了几何非线性柔性机械臂动力学有限段传递矩阵建模方法,该方法既保留了有限段法自动计及几何非线性和动力刚化的优势,又保留了传递矩阵法建模的方便灵活。算例表明,计算时间与自由度成正比,在已知运动规律的情况下,可直接求得所需的驱动力矩,反之亦然。该方法无需建立系统总体动力学方程,易于工程技术人员掌握,具有一定实用价值。

槽型宽翼梁剪滞效应分析的有限段法

针对槽型宽翼梁剪滞效应分析已有方法通常忽略横向剪切变形的影响、计算工作量大、不便于工程应用的局限性,提出一种能准确分析变截面槽型宽翼梁剪滞、剪切双重效应的有限段法。基于最小势能原理,建立了槽型宽翼梁考虑剪滞效应和剪切变形双重影响的平衡控制微分方程及自然边界条件。在由方程得出均布荷载作用下的内力和位移初参数解的基础上,导出了槽型宽翼梁的有限段单元刚度矩阵和等效节点荷载列阵。应用有限段法,结合有机玻璃模型梁试验,分析了槽型宽翼梁竖向位移和应力的横向分布规律。数值算例表明,有限段法计算结果与有机玻璃模型试验实测结果以及ANSYS解符合良好;槽型宽翼梁的剪力滞效应明显;在槽型宽翼梁桥的设计与施工控制中,必须充分考虑剪力滞效应和剪切变形对结构应力和位移的影响。

板桁结合梁剪滞效应分析的有限段法

提出一种板桁结合梁剪滞效应分析的有限段单元模型 ,避免了常规计算方法中的某些不足。利用势能驻值原理和“对号入座”法则建立了单元刚度矩阵 ,对芜湖长江大桥斜拉桥部分进行了实桥分析 。

运动柔性梁振动主动控制的有限段法分析

基于柔性梁的多刚性－弹簧系统模型，采用分段线性化的思想，由线性二次优化理论导出了有闭环反馈控制的以分段压电片为执行器的平面运动柔性杆梁结构非线性振动的主动控制的分析方法。两个算例验证了所提方法的有效性。

双肋主梁受压剪力滞分析的有限段法

利用最小势能原理建立双肋主梁在轴向荷载作用下考虑剪力滞效应控制微分方程,在获得方程齐次解后,导出可广泛应用的单元刚度矩阵.算例表明,该方法计算精度较高,方便实际应用,具有很高的工程使用价值.

有限段方法及其在凸轮机构中的应用

用有限段方法并依据Kane方程建立了梁式柔性体的动力学模型 ,编制了该方法的应用程序。首次将该方法应用于凸轮机构的动力学分析。结果表明 ,有限段方法是分析梁式结构机械系统动态性能的一种行之有效的方法。

有限段法在自动武器多体动力学分析中的应用

自动武器发射过程是一个典型的刚柔耦合动力学过程。将有限段法引入自动武器多体动力学分析中,利用Timoshenko梁理论计算自动武器弹性构件的变形,提出了一种新的自动武器动力学分析思路。采用该方法建立了某型机枪11刚体29自由度的多体系统动力学模型,对机枪发射过程进行了数值仿真。计算结果表明该方法精度高、速度快,在自动武器动力学分析方面具有十分明显的优越性。

多跨连续曲线梁桥静力分析的有限段法

利用能量变分原理,推导出平面曲线箱梁的基本微分方程、边界条件;采用微分方程的齐次解作为位移模式,推导出平面曲线箱梁有限段法分析的单元刚度矩阵、荷载矩阵;编制了计算分析程序,计算结果与其他方法分析值吻合较好;探讨了抗弯刚度与抗扭刚度之比对连续曲线箱梁位移、内力的影响,为连续曲线箱梁的设计计算与施工提供了参考。

深埋黏土层冻结壁厚度的有限段高计算模型研究

冻结壁设计理论关系到冻结法施工的成败,常规的弹塑性力学冻结壁厚度模型已不适用于深厚冲积层中冻结壁的设计。考虑卸载状态下冻结壁-周围未冻土的共同作用,基于三向应力状态下的冻土流变理论及偏张量虎克定律,建立了深埋黏土层有限段高冻结壁的变形及厚度计算模型。结合立井冻结工程,探讨了该计算模型对不同开挖因素的响应程度。结果表明:合理的降低段高、控制施工速度对冻结法凿井安全至关重要。该计算模型对深埋黏土层冻结壁设计有重要的理论意义。

含柔性梁机械系统动力学分析的有限段方法

机械系统动态性能的好坏将直接影响系统的安全性与可靠性 ,因此 ,在对机械系统进行动力学分析时 ,计及各部件 (或构件 )变形的影响就显得非常必要 .当系统中含有梁式结构的构件时 (如凸轮机构、连杆机构等 ) ,常应用有限段方法建立系统动力学模型并对其进行动力学分析 .依据Kane方程 ,建立了梁式柔性体动力学的有限段模型 ,并编制了该方法的应用程序 .算例表明 ,有限段方法是分析梁式结构机械系统动态性能的一种简单。

柔性机器人动力学分析的有限段方法

研究了柔性机器人动力学分析的一种新的计算方法,这种方法建立在凯恩方程和休斯敦方法的基础之上,通过引入有限段模型来计及柔性的影响。有限段方法能应用于具有变截面和非对称截面的梁式部件在复杂运动条件下的动力学分析,并且具有极其简单的表达形式。该建模方法和计算结果得到了有限元方法和解析计算结果的验证。

有限段法解非均质变截面杆纵向振动固有频率

对于非均质变截面杆,我们把它划分为很多的小段,当每段的长度很小时,可认为在每段内是均质等截面杆。这样,每段杆所满足的微分方程就可精确求出;然后,利用段与段之间的连续条件导出了一个传递公式;最后,利用边界条件求出了固有频率。

大范围运动柔性航天器的递推有限段法分析

采用有限段法对做大范围运动柔性航天器建模时,针对传统方法求解计算效率低的问题,提出将有限段法与空间算子代数理论结合的高效处理方法。首先采用有限段法对柔性部件进行离散,将系统构造成为带关节柔性的多刚体系统,然后采用空间算子代数理论建立递推动力学方程,保证了分段引入大量广义坐标的情况下计算量仅呈线性增长,很好地克服了分段后系统运算量急剧增长的问题。最后给出双柔性杆机械臂系统的仿真算例,分别采用空间算子代数算法(SOA)与牛顿欧拉法(NE)建模,数值仿真结果表明采用SOA法与NE法建模所得计算结果完全一致。对比两种方法计算时间表明,SOA法计算量与系统自由度呈线性关系,且远小于牛顿欧拉法,仿真结果证实了本文方法的可行性和有效性。

柔性多体系统动力学──有限段方法

采用有限段方法建立柔性梁式构件的离散模型，基于Kane方程的Huston方法建立柔性多体系统动力学方程．该方程计入了梁式构件的几何非线性变形的惯性影响，在求解过程中，引入了相对位移的模态变换以提高计算效率．通过典型实验验证了有限段方法可以解决具有几何非线性变形的柔性梁式构件的多体系统动力学问题．

薄壁箱梁剪力滞动力特性的有限段法

以薄壁杆理论和有限元法为基础,提出了薄壁箱梁考虑剪力滞效应自由振动特性分析的有限段法。以剪力滞动力微分方程齐次解作为梁段单元的位移模式,利用能量泛函变分原理,导出了梁段单元的刚度矩阵和质量矩阵。通过矩阵组合,将箱梁自振频率转化为广义特征值问题,获得了振动频率和相应振型,并与有限元法和解析解的计算结果做了比较。研究表明:薄壁箱梁剪力滞效应将降低箱梁的自振频率,随着箱梁宽跨比和自振阶数的增大,对自振频率的影响更显著。

基于有限段方法的SMA扭转驱动器柔性机构动力分析

柔性机构的动力学分析是柔性机构学研究的重要课题,柔性部件的变形对系统的安全性和可靠性有直接的影响。针对SMA柔性扭转驱动器的梁式柔性构件的特点,应用有限段的方法建立了其离散分析模型。充分利用ADAMS软件在多体系统动力学分析上的优势,应用ADAMS宏命令建立了SMA柔性扭转驱动器的有限段离散模型,将柔性机构的动力学问题转化为多刚体动力学问题,从而实现对柔性机构动态特性的分析。

薄壁曲线箱梁自由振动的有限段法

该文以薄壁曲杆理论和有限元法为基础,提出了薄壁曲线箱梁自由振动特性分析的有限段法。取曲线箱梁微分方程的齐次解为位移模式,通过Hamilton原理,推导出梁段单元的自由振动方程,得到了单元刚度矩阵和单元质量矩阵。通过矩阵组合,将曲线箱梁自振频率问题转化为广义特征值问题进行求解。文中给出了算例,并与理论解作了比较,证明该方法的正确性。在此基础上,讨论了曲率半径对于几种常用边界条件(简支、悬臂、连续)曲线箱梁自振频率的影响,得到了一些规律性的结论。

考虑剪力滞效应的薄壁曲线箱梁自由振动的有限段法

基于有限元法和薄壁曲杆理论,提出了考虑剪力滞效应影响的薄壁曲线箱梁自由振动分析的有限段法。取曲线箱梁剪力滞微分方程齐次解为位移模式中的峰值函数,通过Hamilton原理,推导出梁段单元的自由振动方程,得到了单元刚度矩阵和单元质量矩阵。通过矩阵组合,将曲线箱梁自振频率问题转化为广义特征值问题进行求解。文中给出了算例,并与有限元解法作了比较,证明了方法的正确性和可靠性。研究表明:剪力滞效应能够降低曲梁的刚度和自振频率,并且随着曲率半径和宽跨比的增大,剪力滞效应对于曲梁自振频率的影响也更加显著。