最大数量坐标法在切削加工运动仿真中的应用

本文立足于多刚体系统计算机仿真理论,对切削加工工装进行了多刚体系统模型简化,建立了包括旋转铰约束、滑移铰约束和附加驱动约束在内的约束方程,并对求解位移非线性方程、线性广义速度方程和线性广义加速度方程的过程进行了分析,编制了用于分析工作装置运动特性的仿真软件,并以典型的切削加工工装作为实例,对其运动特性进行了仿真。     

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 .     

带可控空间机构卫星姿态动力学方程

本文计论 N+1个刚体以任意方式用铰相连的空间多体系统。建立 N 个刚体受控运动下系统主体(即卫星本身)姿态的动力学方程,并给以公式化,由于这个数学模型对于描述主体姿态的广义坐标是三个一阶微分方程,而对主体的角速度是一个代数方程组,因此无论在理论分析还是数值计算中使用均比较方便。文中列举空间太阳电池阵展开对卫星姿态影响的例子来说明此方程的优越性。     

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。     

缆绳直径对多浮体系统动力性能的影响

为了解多浮体系统动力性能与系泊缆直径的关系,利用频域势流理论对柔性多浮体系统进行理论分析,计算出浮体运动RAO(响应幅值算子),讨论了波向角为0°,45°和90°工况下系泊缆直径对浮体运动响应和缆索张力的影响。结果显示,系泊缆直径从56mm渐增至114mm时,穿梭油轮的最大水平位移减小,最大横摇角增大,柔性装置的水平运动响应增强,浮体间最大系泊缆力的最大张力增大2~5倍;受柔性装置扭转效应的影响,最大系泊链力随直径渐增而迅速增大。分析表明,系泊缆直径是调节多浮体系统性能的一个重要参数,对整个系统的动力性能有显著影响,设计时应予以充分考虑。     

系泊浮体系统非线性运动的模糊随机性因素探讨

对系泊浮体系统的模糊随机性特征进行描述，并推导其模糊运动方程。系泊浮体模糊方程的产生主要基于两方面因素：波浪载荷的模糊随机性和计算方法的模糊性。从这两方面的因素着手，借助模糊统计方法，探讨系统运动的模糊性及模糊方程的求解方法。     

带闭环的多刚体系统的动力学方程

应用Roberson/Wittenburg方法中描述多刚体系统形态的关联矩阵和通路矢量矩阵及Kane方程处理多刚体系统的方法,推导了全部转动铰带闭环的多刚体系统的动力学方程,因而使推导过程简单、明了,得到的动力学方程可使进行带闭环的多刚体系统的数值计算更易程序化。     

系泊型浮体运动的无网格法数值模型

针对系泊型浮体在运动中可能出现的绳索保持绷紧、由绷紧变松弛、保持松弛和由松弛变绷紧等4种状态,基于移动粒子半隐式法基本流固耦合模型,提出了一种刚体运动状态判定机制。对浮体受到绳索牵引而运动受限的情况提出了一种处理方法:按体积分的形式计算流体对浮体的压力、重力和它们的力矩,求解刚体动量方程和转动量方程得到浮体的速度和角速度,浮体因受到绳索作用而径向速度降为零,浮体以切向速度绕绳索固定端旋转。对用单绳系泊的二维浮体在孤立波中的运动进行了数值模拟,捕捉到了上述4种运动状态,可以观测到绳索保持绷紧时绳索与浮体的固连点的轨迹为一段圆弧。同时,浮体在水平、竖直和转动方向3个自由度的运动信息均可以从计算结果中提取研究。数值模拟结果符合物理原理,模型的建立扩展了移动粒子半隐式法的应用范围,为模拟固体运动受限制的流固耦合问题提供了思路。     

含闭合链的多刚体系统的动力学分析

该文详细研究了含有闭合链的复杂多刚体系统的动力学问题，建立了Ｌ－Ｅ法形式的动力学方程，并且运用奇异值分解法对其进行了缩并求解。该文的工作丰富了多刚体系统动力学建模理论和方法。     

水下系泊支撑平台非线性动力响应

针对水下系泊支撑平台在水流涡激作用下的非线性动力响应,基于水力学理论和海洋工程结构力学理论,建立流固耦合非线性动力学方程。采用伽辽金法和综合数值解法,计算了支撑平台浮体固有频率与漩涡泄放频率相近发生谐振时,系泊浮体的非线性动力响应。结果表明,第一阶振型对振动位移的贡献最大;高阶振型对振动位移的贡献依次减小,且各阶模态随时间变化呈现明显的非线性特征。高阶模态对动弯矩、动切力的贡献要远远大于对振动位移的贡献,尤其是对动切力的影响非常大。在计算动力响应时,应该多取几阶振型来保证计算精度。     

系泊浮体布链方式优劣的理论分析

理论推导了不同布链方式下锚链系统所提供横摇和首摇恢复力矩的表达式,由此说明了锚链系统总是提供正的首摇恢复力矩,同时也分析了锚链系统所提供的横摇恢复力矩大小及方向的不确定性。对较有代表性的浮体及其锚链系统进行了计算分析,给出了两种布链方式锚链系统横摇及首摇恢复力矩随锚固点变化的曲线。     

铰接多浮体系统在规则波作用下的运动响应

基于线性势流理论,利用模态法在频域内研究了铰接多浮体结构在规则波作用下的运动响应.首先采用边界元法建立边界积分方程求解水动力系数及波浪激振力,然后基于最小势能原理采用拉格朗日乘子法推导出系统的约束矩阵,并利用该约束矩阵建立系统运动方程求解各运动模态的运动响应幅值.通过与已发表的5个铰接漂浮方箱在规则波作用下运动响应结果的对比,证明了方法的正确性和有效性.以3个铰接的箱型浮体为例,讨论了水深、铰接位置对结构运动响应的影响.研究发现水深、铰接位置均会对结构的运动响应产生一定影响,且对于不同的波浪周期其影响程度也不同.     

简化的人体上肢两刚体系统动力学方程的推导

通过对人体上肢解剖结构的分析研究，把上肢骨骼结构简化为两刚体的运动系统，将肱骨和躯干的连结简化为球铰，前臂和肱骨的连结简化为转动副，形成一个4自由度的两刚体系统，运用多刚体动力学理论，以卡尔登角作为广义坐标，进而推导并建立了人体上肢的动力学方程。     

空间展开机构模型动力学实验与计算

为了研究空间展开机构的展开过程、锁定碰撞及其振动响应,对由1个中心刚体、2个铰链接的柔性梁构成的展开系统模型进行了研究,用有限段梁单元以及碰撞连续力模型的方法建立多体模型,使用自己开发的多体动力学软件对系统展开过程仿真。设计了实验方案和测量方法,构建了展开系统物理模型,研制了面阵CCD光学测量系统,在4m×1.7m气浮平台上对展开过程进行了测量。对非对称展开的数学仿真和实验结果进行了频谱分析和对比,并用特征系统实现算法识别出系统锁定后振动的模态参数,为振动控制提供了必要的信息。     

多刚体系统动力求解的矩阵变换方法

该文提出了求解多刚体系统动力学问题的矩阵变换法,是由带不定乘子的拉格朗日方程为基础推导得到的,其中不含拉格朗日不定乘子和约束反力。利用该方法,可根据无耦合单刚体的动力学参数和系统的速度变换矩阵通过矩阵运算获得多刚体系统的动力学方程。该方法主要面向计算机实现程式化的算法,系统动力方程可由计算机自动生成。文末给出了一个多刚体系统动力求解的例子。     

受非完整约束多刚体系统的动力学方程

本文利用速度空间的概念，将多刚体系统所受的完整和非完、整约束作为速度空间中的嵌入流形，由Ｊｏｕｒｄｉａｎ原理导出了以流形曲线坐标表示的受完整和非完整约束多刚体系统的动力学方程，并利用本文结果讨论了一个平面开链机械臂动力学方程的建立过程。     

等效弹性铰接体模拟单个桥节的海上浮桥计算方法

浮桥通常由多个桥节拼组而成,增大单个桥节构型尺寸可以提高其海上拼组架设效率和车辆通行时的安全性.但随着桥节构型的增大,其自身弹性变形更加显著.为了求解一个300 m长的铰接浮桥在波浪中的结构响应特性,提出了一种基于等效弹性铰接的多浮体模型模拟单个桥节的海上浮桥动力响应计算方法.首先,基于弹性基础梁模型和铰接多浮体模型的...     

一种自动迫击炮发射动力学的仿真

该文研究某自动迫击炮发射时的动力学仿真问题。在分析该火炮发射特点的基础上，把火炮系统简化成3个刚体和一个弹性体组成的多体系统，建立了相应的动力学模型。重点考虑后坐部分变质量、多体动力学方程与内弹道方程的耦合等因素。通过数值仿真计算，获得了火炮连发时的运动受力规律，对该类系统的结构设计和实际使用均有参考价值。     

机器人运动分析和动力学建模的一种简明方法

文章提出并讨论了一种利用旋转矩阵的导数矩阵分析机器人运动和推导机器人动力学模型的方法，文中推证的一组刚体旋转矩阵与角速度矢的关系式是该方法的基础，所提方法在文中的运用表明，它可以取代以往过于繁琐的图解法和递推法，成为一种简明有效的机器人运动分析和动力学建模方法，作为该法运用结果，文中分别给出了ｎ自由度机器人雅可比矩阵和动力学模型的一种简明封闭式，这里的方法可作为一般刚体运动分析和动力学建模理论的补