多体系统中位移近似与模型修正

在建立多体系统动力学模型过程中，根据系统广义坐标的取值范围可以给出位移矢量的合理近似，但按照近似位移求得的速度和加速度却往往没有合理的精度，从而造成系统动力学模型的误差。利用约束的力学性质将系统位移所在的空间分解为互相正交的子空间，通过研究系统速度和加速度在这两个子空间的性质，提出了修正系统动力学模型的有效方法。     

Mindlin板弯曲和振动分析的高阶杂交应力四边形单元

基于Mindlin板理论提出了一种高阶八节点杂交应力四边形单元.该单元不仅能通过零剪力分片检验,而且能通过非零常剪力增强型分片检验.单元边界位移插值采用任意阶Timoshenko梁函数,对不同厚跨比的四边简支、固支方板,以及圆板进行了弯曲和自由振动分析,数值结果表明无论对薄板还是中厚板,该单元均是准确和有效的,并且具有几何不变性.     

一种超级梁单元桁架式臂架结构强度荷载计算

桁架式臂架结构强度承载能力计算是臂架型起重机核心计算之一.以单个臂节作为一个子结构,将其内部自由度凝聚到臂节端面,基于臂节端面刚性假设,将边界自由度进一步凝聚到臂节端面形心,臂节自重离散到形心节点上,形成一种考虑重力的超级梁单元.基于共旋坐标法,建立每个臂节的随动坐标系,可以准确计算计及大长度臂架几何非线性效应的单元应力.通过建立臂架的节点力平衡方程,得到梁单元节点位移与截面转角,计算臂架的结构强度.基于数值插值方法,提出一种快速搜索强度荷载的方法,实现对臂架强度荷载的快速搜索,得到臂架强度的承载能力.通过数值算例,说明该方法在快速计算桁架式臂架结构强度承载能力方面有着较高的效率与精度.     

混合状态哈密顿元

提出了一种混合状态哈密顿元,克服了原有方法所建立的单元不能组装的困难。给出了将系统中转化为哈密顿正则方程的方法。利用所得结果可在任意形状区域内建立哈密顿体系,能把一般的复杂形状边界的有限元分析问题在哈密顿体系内求解。     

曲线坐标系下哈密顿体系的建立

在任意曲线坐标系下建立了曲六面体区域的哈密顿体系，扩大了哈密顿体系的适用范围，并使系统方程具备了处理任意复杂边界条件的能力。     

弹性力学弱形式广义基本方程的建立和应用

建立了弹性力学中的弱形式广义基本方程,并以此为基础,检验和简单综述了第一作者以前的有关离散算子、广义差分、拟协调元和弹性力学的哈密顿正则方程的工作。广义方程包括经典微分方程和边界条件在一起,如此不仅有限元法,而且差分法都具有自然边界条件,若干不同变分原理可以从弱形式方程导出,而且是它的特殊情况,给出了它们的限制范围,并给出在弱连续条件下的势能原理,而它是协调元和非协调元的共同基础。从弱形式方程运用局部函数可以导出离散算子方程,它包括有限元方程和差分方程同在一体,拟协调元法是广义协调方程的解,自然满足平衡对弱连续条件的要求,叙述了弱形式的弹性力学哈密顿正则方程,边界条件作为非齐次项,以便于采用数值、半解析和解析计算方法。     

对流占优问题随流格式的研究

根据对流-扩散方程中对流速度的物理性质,建立了一套新的随流计算格式,并用它计算了Burgers方程和受驱方腔流动等典型的对流占优问题。计算结果表明,此格式较适应于对流占优问题的计算。     

基于平动点轨道的绳系卫星编队重构仿真

针对位于日地系统共线平动点附近三维周期轨道上的旋转绳系卫星编队,利用数值仿真研究其重构阶段的动力学稳定性问题。编队系统为一个母卫星和n个子卫星通过长度可变系绳连接的轮辐状结构,基于Hill限制性三体问题建立姿态与轨道耦合的动力学模型,分别针对留位以及包含展开和回收的编队重构阶段,利用非线性数值仿真研究其姿态稳定性。研究表明系统留位姿态稳定,展开不稳定,回收稳定,较小的母卫星轨道高度及绳长变化速度更有利于姿态稳定。     

多体系统中动力刚化项差时初应力补偿方法

当航天器和机器人等机械系统中存在高速旋转的部件时,传统的多体系统建模方法由于不能正确考虑动力刚化效应而给出了错误的结果,严格依据连续介质力学的基本原理,给出了多体系统中动力刚化的力学机理,评述了现有的几种主要的动力刚化项补偿方法,在综合现有方法的基础上提出了新的动力刚化项补偿方法－差时初应力补偿方法,在方法的主要思想是利用系统部件在前一时刻的内部应力构造由于部件高速旋转产生的动力刚化项,因而能够在保持弹性部件运动方程线性的情况下,以更小的代价模拟旋转部件的动力刚化效应。     

树形多刚体系统单向递推组集计算机求解

对组成多刚体系统的各个刚体和铰建立基本类库 ,采用 R/ W方法描述多体系统的结构 ,采用相对坐标的建摸描述方法 ,自动选择广义坐标 .对各个刚体采用规则标号标识 .按路的方向递推组集多刚体系统运动学和基于虚功原理的动力学方程 ,这样建摸效率高 .采用Adams预估 -校正和隐式多步 Runge-Kutta方法求解动力学方程 ,计算速度快 ,并就上述算法编制了通用程序 TMAS,通过算例表明算法高效可靠 .