非线性接触力学模型在地基-基础相互作用弹性分析中的应用

针对多体相互作用体系的非连续变形分析问题和接触问题,采用 Mohr-Coulomb 屈服准则和关联流动法则以及接触界面上的非线性应力分布模式,考虑接触界面特性提出了非线性接触力元模型,以结点位移和界面相互接触应力同时作为独立未知变量,建立了离散系统的总体控制方程。进而,通过数值求解能够直接确定变形体内的应力与变形、界面上的接触应力与离散体的位移与运动。将这种以接触力元为基础的多体系统分析方法具体应用于基础与地基相互作用分析,通过数值计算与分析探讨了地基与基础的相对刚度、荷载大小及其偏心距、地基与基础间界面力学参数对接触界面的应力分布和地基变形的影响,所得结果为工程中考虑基础与地基相互作用影响的设计与分析提供了参考依据。

含多个间隙铰的舵机传动系统动力学特性研究

为了满足舵机传动系统中铰链小间隙、大力载和大接触区域的特点,建立了一种适用于大面积接触碰撞过程且考虑非线性变刚度系数和轴承轴向尺寸的法向接触力模型。通过在不同间隙尺寸、恢复因数、初始碰撞速度和轴承轴向尺寸等各种工况下的仿真分析,验证模型的适用范围。进一步通过ADAMS软件中用户自定义子程序接口,将该接触力模型通过编译、链接嵌入舵机传动系统的动力学模型中,仿真结果表明:多个间隙铰下的系统动态响应并非单个间隙下响应的简单叠加,其相互耦合作用加剧了系统的振荡及非线性特性。该研究为含间隙铰飞行器的结构优化及控制策略设计提供理论参考。

基于深度学习方法的含间隙铰链多刚体系统的动力学建模与分析

机械系统中,铰接处接触力受铰间间隙量大小、运动副各部件的材料属性、运动过程中的接触状态等因素的影响,表现出很强的非线性。传统的间隙铰摩擦理论模型主要关注对摩擦现象描述的普适性,而难以精确地描述摩擦过程中摩擦力的非线性特征。基于物理样机试验获得的数据,使用深度学习方法建立了间隙铰非线性接触力神经网络模型,通过摩擦试验生成接触摩擦力数据集,结合旋转铰间隙接触碰撞力混合模型生成接触碰撞力数据集,对模型进行训练和测试,得到了旋转间隙铰的神经网络动力学模型。在此基础上,结合拉格朗日方程对含间隙铰的曲柄滑块机构进行建模,建立了“多刚体系统-间隙铰-多刚体系统”的动力学模型,通过仿真分析得到系统关键参数的动力学响应,并与物理试验结果进行了对比,验证了基于深度学习方法获得的间隙铰模型的正确性,为深度学习方法在非线性系统动力学建模方向上的应用提供了一个可行的思路。