对偶欧拉方程的推导及讨论

本文应用对偶数矩阵和旋量的概念,由动力学定理推导出描述刚体作空间一般运动的对偶欧拉方程。由对该方程的讨论,可得到刚体定点运动的欧拉动力学方程,自由刚体运动微分方程以及刚体的平衡方程等。由此可认为对偶欧拉方程是刚体力学的普遍方程。此外,它也为多刚体开环系统的机械手设计提供了动力分析的理论依据,为说明这一点,引用了文献[2]的n连杆开环系统,并作了些补充说明。     

自由转动刚体的可积性

本文从具有N自由度的保守哈密顿系统的可积定义出发,找到了自由转动刚体在相空间WR~6与集合V×T~3问的一个可逆C~∞映射:使得从而证明自由转动刚体可积,避开了求解欧拉方程的复杂运算。     

多刚体系统动力学方程的旋量矩阵表示

本文以矢量矩阵表示的旋量给出树型多刚体系统各子系统的牛顿欧拉方程。通过文中定义的切断铰旋量关联阵得到了一般多刚体系统的动力学方程。利用坐标变换直接得出矩阵形式的分量方程。方程中只包含连体矢量和广义坐标,可用来直接求解。     

移动刚体激励的梁的振动分析和实验

目的 研究移动刚体激励下弹性梁的振动响应特点。方法 对移动刚体激励下弹性梁振动响应进行理论分析;对以一端简支另一端自由,中间有铰链支撑的弹性梁为例进行仿真计算和实验测试,得到弹性梁在移动刚体激励下的振动响应,进而研究移动刚体激励下弹性梁振动响应的特点。结果 仿真计算了移动刚体在不同情况下弹性梁振动的位移响应曲线和加速度响应曲线,实验测量了移动刚体在不同情况下弹性梁端部的位移响应和速度响应。结论 移     

对刚体平面运动动力学方程∑i Miz′=(dL_(z′))/(dt)的讨论

指出了平面运动刚体在一般情况下其质心加速度不为零,过质心轴是惯性系中平移加速轴,研究刚体绕此轴的转动要考虑惯性力及其力矩,讨论了平面运动刚体的动力学方程.结果显示:对质心轴,惯性力的力矩之和为零,动力学方程与惯性系中对固定轴的动力学方程相同;对非质心轴,惯性力的力矩之和不为零,动力学方程与惯性系中对固定轴的动力学方程不同.     

航天器对接过程的动力学建模

航天器对接过程的动力学建模是对接过程动力学仿真的核心内容,该文在描述航天器对接过程的基础上,牛顿－欧拉定理和混合价值 标法对带有大型太阳电池阵的两航天器的对接过程进行动力学建模,建模中将对接系统简化为由追踪飞行器、目标飞行器和主动对接机构组成的三体系统,追踪飞行器和目标飞行器作为带有挠性附件的中心刚体考虑,主动对接机构作为刚性体处理,对于挠性附件用有限元法进行离散。除给出接触撞击模型外,还重点讨论缓冲系统的简化模型,从而构成了对接过程的完整的动力学模型,为对接过程的动力学仿真打下基础。     

具有挠性附件充液运动体的姿态动力学与控制

研究了一类带挠性附件的充液运动体的姿态运动及其控制，建立了系统的运动微分方程；给出了刚体、液体和弹性体的控制律；利用现代数学方法；得到了受控系统姿态渐近定位和指数镇定的结果。     

带挠性轴太阳帆板与航天器中心刚体耦合动力学研究

建立了带挠性轴太阳帆板航天器的物理模型, 利用保守系统的Lagrange方程, 导出 了带挠性轴太阳帆板航天器系统动力学方程. 通过变换, 给出太阳帆板、 航天器中心刚体 耦合运动微分方程组. 应用Runge-Kutta积分法得出数值结果. 并分析了太阳帆板转动惯量 、 挠性轴的扭转刚度、 太阳帆板的初始扰动对航天器姿势运动的影响.     

树形多刚体系统的拉格朗日动力学

本文将无分支开链机器人机构的拉格朗日动力学推广到树形多刚体系统的一般情况。定义了一个描述树形多刚体系统结构的刚体连结矩阵,导出了树形多刚体系统的格拉朗日基本动力学方程、递推的动力学方程和简化系数的动力学方程。     

非完整多刚体系统的动力学方程

本文利用图论中的一些基本概念,把非完整闭环多刚体系统中的某些刚体一变为二,构成开环多刚体系统,用Gauss原理导出了动力学方程。另外对非完整树形多刚体系统又用Bertrend原理导出了动力学方程。最后指出了不同方法之间的联系。     

一类刚柔耦合系统的动力刚化分析

该文对附着在空间运动体上柔性悬臂梁的动力刚化问题进行了研究，采用微元法建立了中心刚体作任意三维运动时梁作横向二雏振动和纵向一维振动的柔性梁动力学方程，此动力学方程计及了动力刚化效应。采用假设模态法对柔性梁进行离散，离散时计及了横向变形对纵向变形的耦合。通过一个仿真算例分析了动力刚化效应对梁变形运动的深刻影响。     

充液航天器试验的三维数值分析

对自旋充液航天器地面气浮台试验的动力学特性进行了分析和计算。以刚体系统的动量矩定理和流体运动的基本方程为基础，考虑液体晃动、涡旋、重力、离心力及Ｃｏｒｉｏｌｉｓ力等因素的影响，并运用Ｐｆｅｉｆｆｅｒ推广的关于流体均匀涡旋运动的理论，导出了液体晃动的边值问题和流固耦合旋转系统运动的联立微分方程组。运用边界元方法求解了重力场中部分充液偏置贮箱内液体晃动的三维边值问题，并将系统运动的联立微分方程组交换后化为广义特征值问题来求解。从而求得液体晃动的能量耗散率和系统的章动时间常数。     

旋转摩擦诱发非旋转体的粘滑振动特性

以旋转体和端部有集中质量的弹性阶梯形悬臂梁系统为研究对象。在旋转圆盘以匀角速度转动的情况下,根据Lagrange方程,导出了系统的运动微分方程。从理论上计算和分析了旋转摩擦诱发梁端质量块的粘滑运动规律,并对影响粘滑运动的主要因素进行了讨论。     

求解偏微分方程的GD法原理及应用

GD法是从泰勒展开式出发,推出的一种求解偏微分方程的数值方法,该方法通过离散,将某节点的各阶导数表达为全域节点函数值的加权和,从而将偏微分方程转化为由待求节点函数值表述的代数方程组.系统地介绍了GD法的基本原理以及权系数的推导,并运用该方法求解了梁和薄板静力问题.计算结果表明,GD法具有数学原理严谨、精度高、收敛快、易于编程计算等特点,是求解偏微分方程的有力工具.     

一端固定一端活动的非线性弹性梁方程的存在定理

考察了一类非线性四阶弹性梁方程的解和正解的存在性. 在力学上, 这一类方程描述了1个端点固定, 另1个端点被滑动夹子夹住的弹性梁的形变. 利用方程的分解技巧并且构造适当的Banach空间, 这类微分方程被转化为Banach空间上的不动点方程. 通过使用Leray-Schauder不动点定理对于这类方程建立了4个存在定理.主要结论表明：只要非线性项在某个有界集上的＂高度＂是适当的, 这类方程至少有1个解或者正解.     

分布参数柔性梁的建模与振动边界控制

研究了一类具有未知扰动和变张力柔性梁的二维振动控制问题。柔性梁式结构属于典型的无穷维分布参数系统,其动力学模型由一组偏微分方程(PDEs)和一组用常微分方程(ODEs)混合构成。为了避免控制溢出和实现二维振动控制,基于柔性梁原始无穷维分布参数模型,结合边界控制技术和Lyapunov直接法,设计了纵向和横向二维PD(Proportional Derivative)控制器用以抑制柔性梁的振动,设计的PD控制器简单可行且独立于系统参数,因此具有较好的实时性和鲁棒性。其后利用经典的Lyapunov直接法对柔性梁系统的稳定性和一致有界性进行了证明。最后对所设计控制方法的有效性进行了仿真验证。     

廻转梁受强动载荷作用的刚-塑性动力响应

核电站及化学工厂中的一些管道结构不可避免地会受到强动载荷的作用,本文基于理想刚塑性模型,分析了在跨度中点受刚性质量块横向撞击作用的甩动管理论模型,即一端铰支,一端自由的廻转梁的塑性动力行为。给出了描述廻转梁早期响应历程的完全解,详细讨论了质量比等有关参数对结构变形和塑性能量耗散的影响以及初始输入能量的分配。研究结果表明,质量比参数对梁结构的动力行为有重要的影响;在能量耗散方面,输入的能量并不全部转化为塑性耗散能,至少有一部分输入能量要转化为动能。     

一般的动量定理及其推论

以动量的平移为基础,将质点系的动量向任一动点平移,得到质点系的动量主矢和动量主矩。由此导出一般的动量定理及其一系列的重要推论:如质心运动、刚体绕定轴转动、刚体平面运动、刚体绕定点运动、自由刚体运动……的微分方程。