期刊文献+
共找到28篇文章
< 1 2 >
每页显示 20 50 100
Variational principle for a special Cosserat rod
1
作者 刘东生 Charles H-T WANG 《Applied Mathematics and Mechanics(English Edition)》 SCIE EI 2009年第9期1169-1176,共8页
In this paper, we describe the nonlinear models of a rod in three-dimensional space based on the Cosserat theory. Using the pseudo-rigid body method and variational principle, we obtain the motion equations of a Cosse... In this paper, we describe the nonlinear models of a rod in three-dimensional space based on the Cosserat theory. Using the pseudo-rigid body method and variational principle, we obtain the motion equations of a Cosserat rod including shear deformations. 展开更多
关键词 rod variational principle cosserat theory
下载PDF
General Kinetostatic Modeling and Deformation Analysis of a Two-Module Rod-Driven Continuum Robot with Friction Considered 被引量:1
2
作者 Peiyi Wang Xinhua Yang +1 位作者 Xiangyang Wang Sheng Guo 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第3期110-122,共13页
Continuum robots actuated by flexible rods have large potential applications,such as detection and operation tasks in confined environments,since the push and pull actuation of flexible rods withstand tension and comp... Continuum robots actuated by flexible rods have large potential applications,such as detection and operation tasks in confined environments,since the push and pull actuation of flexible rods withstand tension and compressive force,and increase the structure's rigidity.In this paper,a generalized kinetostatics model for multi-module and multi-segment continuum robots considering the effect of friction based on the Cosserat rod theory is established.Then,the model is applied to a two-module rod-driven continuum robot with winding ropes to analyze its deformation and load characteristics.Four different in-plane configurations under the external load term as S1,S2,C1,and C2 are defined.Taking a bending plane as an example,the tip deformation along thex-axis of these shapes is simulated and compared,which shows that the load capacity of C1 and C2 is generally larger than that of S1 and S2.Furthermore,the deformation experiments and simulations show that the maximum error ratio without external loads relative to the total length is no more than 3%,and it is no more than 4.7%under the external load.The established kinetostatics model is proven sufficient to accurately analyze the rod-driven continuum robot with the consideration of internal friction. 展开更多
关键词 rod-driven continuum robot Kinetostatic model cosserat rod theory Deformation and stiffness analysis
下载PDF
Noether symmetry and conserved quantities of the analytical dynamics of a Cosserat thin elastic rod 被引量:5
3
作者 王鹏 薛纭 刘宇陆 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2013年第10期46-51,共6页
In this paper, we investigate the Noether symmetry and Noether conservation law of elastic rod dynamics with two independent variables: time t and arc coordinate s. Starting from the Lagrange equations of Cosserat ro... In this paper, we investigate the Noether symmetry and Noether conservation law of elastic rod dynamics with two independent variables: time t and arc coordinate s. Starting from the Lagrange equations of Cosserat rod dynamics, the criterion of Noether symmetry with Lagrange style for rod dynamics is given and the Noether conserved quantity is obtained. Not only are the conservations of generalized moment and generalized energy obtained, but also some other integrals. 展开更多
关键词 analytical mechanics Noether symmetry conservation laws cosserat elastic rod dynamics
下载PDF
On dynamics of elastic rod based on exact Cosserat model 被引量:11
4
作者 刘延柱 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2009年第1期1-8,共8页
The analysis of kinematics and dynamics of an elastic rod with circular cross section is studied on the basis of exact Cosserat model under consideration of the tension and shear deformation of the rod. The dynamical ... The analysis of kinematics and dynamics of an elastic rod with circular cross section is studied on the basis of exact Cosserat model under consideration of the tension and shear deformation of the rod. The dynamical equations of a rod with arbitrary initial shape are established in general form. The dynamics of a straight rod under axial tension and torsion is discussed as an example. In discussion of static stability in the space domain the Greenhill criteria of stability and the Euler load are corrected by the influence of tension and shear strain. In analysis of dynamical stability in the time domain it is shown that the Lyapunov and Euler stability conditions of the rod in space domain are the necessary conditions of Lyapunov's stability in the time domain. The longitudinal, torsional and lateral vibrations of a straight rod based on exact model are discussed, and an exact formula of free frequency of lateral vibration is obtained. The free frequency formulas of various simplified models, such as the Rayleigh beam, the Kirchhoff rod, and the Timoshenko beam, can be seen as special cases of the exact formula under different conditions of simplification. 展开更多
关键词 dynamics of elastic rod exact cosserat model lateral vibration of rod
下载PDF
Stability analysis of helical rod based on exact Cosserat model 被引量:1
5
作者 刘延柱 薛纭 《Applied Mathematics and Mechanics(English Edition)》 SCIE EI 2011年第5期603-612,共10页
Helical equilibrium of a thin elastic rod has practical backgrounds, such as DNA, fiber, sub-ocean cable, and oil-well drill string. Kirchhoff's kinetic analogy is an effective approach to the stability analysis of e... Helical equilibrium of a thin elastic rod has practical backgrounds, such as DNA, fiber, sub-ocean cable, and oil-well drill string. Kirchhoff's kinetic analogy is an effective approach to the stability analysis of equilibrium of a thin elastic rod. The main hypotheses of Kirchhoff's theory without the extension of the centerline and the shear deformation of the cross section are not adoptable to real soft materials of biological fibers. In this paper, the dynamic equations of a rod with a circular cross section are established on the basis of the exact Cosserat model by considering the tension and the shear deformations. Euler's angles are applied as the attitude representation of the cross section. The deviation of the normal axis of the cross section from the tangent of the centerline is considered as the result of the shear deformation. Lyapunov's stability of the helical equilibrium is discussed in static category. Euler's critical values of axial force and torque are obtained. Lyapunov's and Euler's stability conditions in the space domain are the necessary conditions of Lyapunov's stability of the helical rod in the time domain. 展开更多
关键词 exact cosserat model Kirchhoff's rod Lyapunov's stability Euler's load
下载PDF
基于Cosserat模型和位置动力学的柔性线缆实时仿真
6
作者 陈文强 张丹 +1 位作者 朱锡生 左敦稳 《机械制造与自动化》 2023年第3期74-78,共5页
为提高基于Cosserat弹性杆模型的柔性线缆仿真精度和实时性要求,提出一种将Cosserat弹性杆模型和位置动力学结合的方法,采用Cosserat弹性杆模型描述线缆的形变特性,在经典PBD框架下加入线缆离散单元方向变量,将线缆离散Cosserat模型的拉... 为提高基于Cosserat弹性杆模型的柔性线缆仿真精度和实时性要求,提出一种将Cosserat弹性杆模型和位置动力学结合的方法,采用Cosserat弹性杆模型描述线缆的形变特性,在经典PBD框架下加入线缆离散单元方向变量,将线缆离散Cosserat模型的拉伸-剪切和弯曲-扭转应变约束作为约束函数扩展到PBD框架中,以此来进行约束投影,实现线缆空间位姿的实时求解,并通过实例验证了该方法的可行性。 展开更多
关键词 柔性线缆 物性仿真 cosserat弹性杆 PBD
下载PDF
经支气管诊疗机器人设计及其柔性末端执行器位姿研究
7
作者 张艳平 姜洁 +2 位作者 付治国 姜晓宇 王泊鸥 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期319-331,共13页
经呼吸道活检是肺结节诊断中较为常见的手术,但由于呼吸道疾病存在传染风险以及手动操作时关节受限等,医工结合的诊疗方式逐渐成为发展趋势。为实现柔性体在支气管腔道内复杂弯曲动态环境下灵活运动、精准定位与稳定介入,采用主从协同... 经呼吸道活检是肺结节诊断中较为常见的手术,但由于呼吸道疾病存在传染风险以及手动操作时关节受限等,医工结合的诊疗方式逐渐成为发展趋势。为实现柔性体在支气管腔道内复杂弯曲动态环境下灵活运动、精准定位与稳定介入,采用主从协同式远程控制机器人机构设计,模拟传统手术中医生的操作习惯,设计并搭建能够操控支气管镜、活检钳的集成机构原理样机,以实现经支气管进行微创诊疗的双器械协同操控。然后,基于Cosserat杆理论,利用MATLAB软件对机器人柔性末端执行器的力-位映射关系、位姿和工作空间进行仿真求解,并通过实验分析机器人柔性末端执行器在经支气管的远程微创活检手术中的真实位姿以及机器人的实际运行效果,验证了仿真结果的准确性。研究结果可为经自然腔道活检术的多器械协同控制提供理论基础。 展开更多
关键词 双器械协同 cosserat杆理论 力-位映射关系 位姿分析 微创活检
下载PDF
基于Cosserat弹性杆理论的柔性线缆物理建模方法 被引量:9
8
作者 林海立 刘检华 +1 位作者 唐承统 刘佳顺 《图学学报》 CSCD 北大核心 2016年第1期34-42,共9页
针对虚拟环境中线缆敷设过程仿真的线缆建模问题,提出一种基于Cosserat弹性杆理论的柔性线缆物理建模方法。该方法在线缆离散模型的基础上根据Cosserat弹性杆理论导出线缆的总体势能,并通过优化算法得到线缆总体势能最小时的线缆形态,... 针对虚拟环境中线缆敷设过程仿真的线缆建模问题,提出一种基于Cosserat弹性杆理论的柔性线缆物理建模方法。该方法在线缆离散模型的基础上根据Cosserat弹性杆理论导出线缆的总体势能,并通过优化算法得到线缆总体势能最小时的线缆形态,即线缆的平衡状态。模型考虑到线缆的柔性和连续性,能够模拟线缆的弯曲和扭转变形;通过对线缆进行离散表达,实现了对线缆总体势能的数值求解;引入罚函数将求解线缆总体势能最小值问题转化为非线性无约束优化问题;非线性无约束优化问题的求解采用信赖域方法,提高了求解的稳定性。设计并开发了虚拟环境中的线缆敷设过程仿真原型系统,并进行实例验证,证明该方法的可行性。 展开更多
关键词 线缆 物理建模 敷设仿真 cosserat弹性杆理论 能量最小
下载PDF
基于精确Cosserat模型的螺旋杆稳定性分析 被引量:7
9
作者 刘延柱 薛纭 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2011年第5期570-578,共9页
弹性杆的螺旋线平衡问题在DNA、纤维、海底电缆和输油管线等方面具有应用背景.Kirchhoff动力学比拟是分析弹性细杆平衡稳定性的有效方法.Kirchhoff模型中包括中心线无拉伸变形和截面无剪切变形的基本假定与生物大分子等软物质的实际状... 弹性杆的螺旋线平衡问题在DNA、纤维、海底电缆和输油管线等方面具有应用背景.Kirchhoff动力学比拟是分析弹性细杆平衡稳定性的有效方法.Kirchhoff模型中包括中心线无拉伸变形和截面无剪切变形的基本假定与生物大分子等软物质的实际状况有较大差异.基于精确Cosserat模型,考虑中心线的拉伸压缩变形和截面剪切变形,以及剪切变形引起杆中心线转动导致切线轴相对截面法线轴的偏离,以Euler角表达截面姿态,建立圆截面弹性杆的动力学普遍方程.在静力学范畴内讨论螺旋线平衡状态的Liapunov稳定性和Euler稳定性问题,导出稳定性条件及轴向力和扭矩的Euler临界值.证明螺旋杆平衡的静态Liapunov稳定性和Euler稳定性条件是动态Liapunov稳定性的必要条件. 展开更多
关键词 精确cosserat模型 Kirchhoff杆 Liapunov稳定性 Euler载荷
下载PDF
预应力曲杆的Cosserat动力学模型 被引量:2
10
作者 曹登庆 宋敉淘 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期1-6,共6页
为了更方便地使用Cosserat杆模型对各种细长结构进行动力学建模,在该杆模型的框架下通过引入描述固连在杆横截面随其一起运动的初始变形、初始横截面转动以及横截面间的初始接触力和力矩等变量,建立了考虑预应力的细长曲杆的Cosserat动... 为了更方便地使用Cosserat杆模型对各种细长结构进行动力学建模,在该杆模型的框架下通过引入描述固连在杆横截面随其一起运动的初始变形、初始横截面转动以及横截面间的初始接触力和力矩等变量,建立了考虑预应力的细长曲杆的Cosserat动力学模型.在得到的模型的框架下,基于相应的物理假设,从数学演绎的角度推导了桥梁建设中广泛应用的具有初始垂度的拉索以及圆拱梁的动力学方程,结果与文献中采用其他方法得到的相应的动力学方程一致.由于Cosserat理论采用了精确的几何构形,这里导出的细长预应力曲杆动力学模型不仅保留了所有的几何非线性特征,而且具有很好的普适性,通过它可以容易地导出实际工程问题中细长结构的非线性动力学模型. 展开更多
关键词 cosserat杆模型 预应力曲杆 具有初始垂度的拉索 圆拱梁
下载PDF
弹簧柔性运动仿真分析方法研究
11
作者 杨勇 《汽车实用技术》 2024年第15期63-67,共5页
汽车悬架弹簧是悬挂系统的重要组成部分,其主要作用为支撑车体和缓冲冲击。由于弹簧的实际运动包络获取较为困难,汽车弹簧运动包络仿真行业普遍运用三维软件绘制弹簧运动过程中的若干个形态,但是此方法未能考虑弹簧的材料特性和受力,故... 汽车悬架弹簧是悬挂系统的重要组成部分,其主要作用为支撑车体和缓冲冲击。由于弹簧的实际运动包络获取较为困难,汽车弹簧运动包络仿真行业普遍运用三维软件绘制弹簧运动过程中的若干个形态,但是此方法未能考虑弹簧的材料特性和受力,故制作的包络准确性不高。针对以上问题,文章提出了一种弹簧的柔性运动仿真分析方法,考虑了弹簧的形态、受力及材料特性,可有效提升弹簧包络制作精度和效率。对下摆臂及相关部件减重降本、性能提升、紧凑布置等方面有重要的意义。 展开更多
关键词 悬架弹簧 弹簧运动包络 柔性件仿真 cosserat弹性杆理论
下载PDF
细长杆的Cosserat动力学模型和变分原理
12
作者 刘东生 查尔斯.王 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 2009年第9期1091-1099,共9页
利用Cosserat理论建立了细长杆的三维非线性动力学模型.借助伪刚体法和变分原理得到了Cosserat杆的包括各种形变的三维空间运动方程.
关键词 细长杆 变分原理 cosserat理论
下载PDF
带静电斥力弹性杆的Cosserat方程及其数值模拟
13
作者 杨丽娜 王宫熙 赵维加 《青岛大学学报(自然科学版)》 CAS 2013年第4期4-9,共6页
根据牛顿动力学定律,导出弹性杆的Cosserat方程,引入欧拉参数将方程组化为方便数值计算的分量表达形式。导出弹性杆的静电斥力的数值表达式,进一步导出带静电斥力的弹性杆的Cosserat方程。最后利用数值方法进行数值模拟。
关键词 弹性杆 接触 静电斥力 cosserat方程 欧拉参数
下载PDF
软体机械臂的建模与神经网络控制 被引量:6
14
作者 杨妍 刘运鹏 +2 位作者 韩江涛 刘志杰 韩志冀 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第3期454-464,共11页
软体机械臂因其出色的环境适应能力以及安全的人机交互使其在医疗、航天航空等领域有着广阔的应用前景.但由于软体机械臂是一类连续体装置,不能采用传统的刚体机械臂的建模和控制方法,需要一种新的建模方法.针对一类线驱动软体机械臂,... 软体机械臂因其出色的环境适应能力以及安全的人机交互使其在医疗、航天航空等领域有着广阔的应用前景.但由于软体机械臂是一类连续体装置,不能采用传统的刚体机械臂的建模和控制方法,需要一种新的建模方法.针对一类线驱动软体机械臂,本文提出一种基于应变参数化方法的软体机械臂建模方法,能够描述软体机械臂在三维空间下在不同布线方式下的运动.首先把整个软体机械臂当作一个Cosserat梁,利用成熟的Cosserat梁理论进行建模,其核心思想是利用Ritz方法对软体机械臂应变场进行离散化,得到一组常微分方程组,其次利用反向传播(Back propagation,BP)神经网络完成形状空间与驱动器空间的驱动力转换.针对软体机械臂模型中存在的未知动态,利用径向基函数(Radial basis function,RBF)神经网络进行逼近和补偿.然后基于Lyapunov稳定理论证明了引入自适应神经网络控制器后闭环系统的稳定性.最后,针对模型与自适应神经网络控制器进行了一系列的仿真实验,验证了模型和控制算法的有效性.因此,可以实现对一类软体机械臂的建模控制. 展开更多
关键词 软体机械臂 Ritz方法 神经网络控制 cosserat梁理论 Lyapunov稳定理论
下载PDF
基于低维度平衡态采样的线缆装配路径规划 被引量:3
15
作者 刘佳顺 刘检华 +1 位作者 林海立 马江涛 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2017年第10期2192-2199,共8页
针对复杂产品中柔性线缆装配路径自动求解困难的问题,提出一种基于低维度平衡态采样的线缆装配路径自动求解方法。该方法首先建立了基于Cosserat弹性杆理论的线缆物理属性模型,通过引入"引导路径"对线缆类可变形体运动规划的... 针对复杂产品中柔性线缆装配路径自动求解困难的问题,提出一种基于低维度平衡态采样的线缆装配路径自动求解方法。该方法首先建立了基于Cosserat弹性杆理论的线缆物理属性模型,通过引入"引导路径"对线缆类可变形体运动规划的高维度问题进行降维,在沿"引导路径"的低维度空间中,以线缆两端约束参数进行随机采样并构建路径图,并通过路径图中满足限定条件构型的搜索获得可行的线缆装配路径。最后,设计并开发了线缆装配路径自动求解原型系统,通过算例测试和实例验证了所提方法的可行性及效果。 展开更多
关键词 线缆 装配路径规划 低维度平衡态采样 cosserat弹性杆
下载PDF
大变形轴向运动梁的精确动力学模型 被引量:7
16
作者 刘延柱 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第5期832-838,共7页
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... 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. 展开更多
关键词 轴向运动梁 cosserat弹性杆模型 TIMOSHENKO梁 运动稳定性
下载PDF
超细长弹性杆的力学模型及其边界条件 被引量:2
17
作者 薛纭 张毅 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第3期306-310,共5页
阐明一类超细长弹性杆的静力学建模问题.在平面假设下对弹性杆离散化,用方向子表述弹性杆横截面的位形,从而将杆表示成截面的弧坐标历程.通过截面形心的应变矢量和弯扭度的定义,讨论了截面的变形几何,分析了Kirchhoff模型和Cosserat模... 阐明一类超细长弹性杆的静力学建模问题.在平面假设下对弹性杆离散化,用方向子表述弹性杆横截面的位形,从而将杆表示成截面的弧坐标历程.通过截面形心的应变矢量和弯扭度的定义,讨论了截面的变形几何,分析了Kirchhoff模型和Cosserat模型的异同.根据微段杆的平衡条件导出了Cosserat模型下以原始弧坐标为自变量的平衡微分方程,与关于内力主矢和主矩的本构方程联立,形成封闭的微分方程组.讨论了弹性杆的端部约束及其边界条件,显示了这类边值问题的特殊性,表明了大位移下的平衡问题本质上都是静不定问题. 展开更多
关键词 超细长弹性杆 Kirehhoff模型 Cossemt模型 平衡微分方程 边界条件
下载PDF
并联弹性杆拾放机器人机构的设计分析
18
作者 张峻霞 张秋晨 《机械传动》 北大核心 2019年第11期78-83,共6页
在工业领域,拾放机器人刚性机构设计趋于成熟,但存在质量较大,人机协同工作时危险系数较高等缺陷。与此同时,弹性杆作为新型设计材料,因其自身材料的优点,已广泛应用在医疗、勘探等领域。基于此,提出一种可应用于拾放任务的并联弹性杆... 在工业领域,拾放机器人刚性机构设计趋于成熟,但存在质量较大,人机协同工作时危险系数较高等缺陷。与此同时,弹性杆作为新型设计材料,因其自身材料的优点,已广泛应用在医疗、勘探等领域。基于此,提出一种可应用于拾放任务的并联弹性杆机器人机构。利用简化的Cosserat弹性杆模型,从刚体运动的角度描述弹性杆的变形,导出弹性杆动力学模型。在Matlab中建立并联弹性杆方程及虚拟样机模型,通过对关键材料和工作空间的分析,得到相应机构参数。研究输入角度、力矩与末端的位移的关系,通过搭建样机验证了理论的可行性和设计的合理性,为弹性杆在工业方面的应用提供参考。 展开更多
关键词 cosserat弹性杆 并联机器人 拾放任务 机器人机构 运动学
下载PDF
弹性细杆的动力学普遍定理
19
作者 薛纭 王波 《上海应用技术学院学报(自然科学版)》 2011年第3期179-182,共4页
讨论动力学普遍定理对弹性细杆的表现形式。基于平面截面假定,以微段杆为对象,导出动量定理、动量矩定理和动能定理对弹性细杆的表达式;为明确三者的相互关系,分别从弹性细杆动量方程和动量矩方程以及离散系统的动能定理导出弹性细杆能... 讨论动力学普遍定理对弹性细杆的表现形式。基于平面截面假定,以微段杆为对象,导出动量定理、动量矩定理和动能定理对弹性细杆的表达式;为明确三者的相互关系,分别从弹性细杆动量方程和动量矩方程以及离散系统的动能定理导出弹性细杆能量方程。因存在时间和弧坐标两个自变量,除关于时间的能量定理外,还存在关于弧坐标的能量定理,显示了弹性杆的特殊性。研究结果表明,对于不受分布力和约束的情形,三者具有相同的数学形式,即等式一边为对弧坐标的全偏导数,另一边是对时间的全偏导数。为进一步研究弹性细杆的守恒运动及其守恒量奠定了基础。 展开更多
关键词 cosserat弹性细杆 动能定理 动量定理 动量矩定理 弧坐标
下载PDF
汽车柔性管线运动仿真分析技术及其应用 被引量:5
20
作者 卫聪敏 张三磊 +1 位作者 王光耀 翁洋 《计算机辅助工程》 2019年第3期14-17,共4页
针对汽车柔性管线的设计和布置缺乏动态仿真支持的问题,基于Cosserat弹性杆理论提出一种柔性管线运动仿真分析技术。以某车型制动软管为例进行建模和动态仿真分析,并对其动态仿真模型进行试验验证。仿真结果与实车测试结果一致性较高,... 针对汽车柔性管线的设计和布置缺乏动态仿真支持的问题,基于Cosserat弹性杆理论提出一种柔性管线运动仿真分析技术。以某车型制动软管为例进行建模和动态仿真分析,并对其动态仿真模型进行试验验证。仿真结果与实车测试结果一致性较高,证明仿真技术可靠,可为汽车柔性管线的设计和布置提供依据。 展开更多
关键词 汽车 柔性管线 cosserat弹性杆 动态仿真
下载PDF
上一页 1 2 下一页 到第
使用帮助 返回顶部