| 【中文题名】 | 多体系统的刚柔耦合动力学及其在发射系统中的应用 |
| 【英文题名】 | |
| 【学科专业】 | 固体力学 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2006-12-6 |
| 【中关键词】 | 刚柔耦合系统,动力刚化,子系统法,微元法,假设模态法,多体发射系统 |
| 【英关键词】 | rigid-flexible coupling system,dynamic stiffening,subsystem method,differential element method,the approach of assumed modes,multibody launching system, |
| 【分类导航】 | 数理科学和化学>力学>理论力学（一般力学）>动力学>> |
| 【论文摘要】 | 本文对刚柔耦合多体系统动力学的建模理论和仿真进行了研究。
刚柔耦合多体系统的动力学问题与一般的多刚体系统动力学问题有着本质的差别，表现为大位移刚性运动和小位移变形运动之间的强烈耦合。Kane研究了作大范围运动的弹性梁模型，首次提出“动力刚化”的概念，揭示了柔性梁的纵横向振动的耦合所引起的耦合变形项是产生“动力刚化”现象的本质原因。
本文根据多柔体系统动力学理论，创新地提出了刚柔耦合多体系统动力学建模的子系统方法，该方法是将复杂系统离散成简单系统，再由现存的简单系统的动力学模型组合成整个系统的动力学模型的一种方法，能避免使用同一种动力学原理进行动力学方程推导时的冗繁，具有建模效率高，系统方程耦合度低等优点。
本文采用微元法对做任意三维运动的柔性梁和中心刚体、柔性梁及末端质量组成的两个耦合系统进行了动力学建模。用假设模态法对这两个模型进行离散，得到了考虑耦合变形项的系统动力学方程。最后，以多体发射系统为例，考虑发射管的柔性效应，进行动力学性态分析和仿真。并通过自编数值仿真软件，得出有效结论。 |
| 【论文题纲】 |
|
1 绪论 |
7-15 |
|
1.1 本文研究的工程背景和意义 |
7-8 |
|
1.2 刚柔耦合多体系统动力学研究现状 |
8-14 |
|
1.2.1 多刚体系统动力学发展现状及建模方法 |
8-9 |
|
1.2.2 多柔体系统动力学发展现状及建模方法 |
9-12 |
|
1.2.3 多体发射系统动力学的研究概况 |
12-13 |
|
1.2.4 刚柔耦合动力学研究的任务 |
13-14 |
|
1.3 本文的研究内容 |
14-15 |
|
2 刚柔耦合多体系统动力学建模的子系统法 |
15-31 |
|
2.1 引言 |
15-16 |
|
2.2 子系统Ⅰ(即多刚体系统)的动力学建模 |
16 |
|
2.3 柔性梁的刚柔耦合动力学建模 |
16-25 |
|
2.3.1 空间运动体上的柔性梁 |
17-18 |
|
2.3.2 微元法建立柔性梁的变形动力学方程 |
18-20 |
|
2.3.3 微分方程的离散化及求解 |
20-22 |
|
2.3.4 梁的三维动力学仿真 |
22-24 |
|
2.3.5 梁的动力刚化效应 |
24-25 |
|
2.4 整个系统的耦合动力学方程 |
25-30 |
|
2.4.1 (?)′和(?)′的求取 |
26-28 |
|
2.4.2 子系统Ⅰ的动力学方程的进一步表达 |
28-30 |
|
2.5 讨论 |
30-31 |
|
3 刚-柔耦合动力学建模及仿真 |
31-49 |
|
3.1 中心刚体-柔性梁的动力学分析 |
32-43 |
|
3.1.1 子系统Ⅰ的动力学方程 |
32-33 |
|
3.1.2 子系统Ⅱ的动力学方程 |
33-34 |
|
3.1.3 整个系统的耦合动力学方程 |
34-36 |
|
3.1.4 刚柔耦合数值仿真实例 |
36-43 |
|
3.1.4.1 仿真实例一 |
36-39 |
|
3.1.4.2 仿真实例二 |
39-43 |
|
3.2 中心刚体、柔性梁及末端质量耦合系统的动力学分析 |
43-49 |
|
3.2.1 子系统Ⅰ的动力学方程 |
43-44 |
|
3.2.2 子系统Ⅱ的动力学方程 |
44 |
|
3.2.3 整个系统动力学方程的假设模态离散化 |
44-45 |
|
3.2.4 仿真计算 |
45-49 |
|
4 多体发射系统的刚柔耦合动力学 |
49-56 |
|
4.1 引言 |
49 |
|
4.2 发射系统的动力学建模 |
49-53 |
|
4.2.1 子系统Ⅰ的动力学方程 |
50-51 |
|
4.2.2 子系统Ⅱ的动力学方程 |
51 |
|
4.2.3 整个系统的耦合动力学方程 |
51-53 |
|
4.3 发射系统仿真实例 |
53-56 |
|
5 总结全文 |
56-58 |
|
致谢 |
58-59 |
|
参考文献 |
59-66 |
|
作者在攻读硕士学位期间发表的论文 |
66 |
|
| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.20314 |
