粘弹性纤维在均匀变形流场中的悬浮动力学

本文以三珠二杆粘弹性铰接的珠链作为纤维的模型,用将珠链运动分解为准刚体运动和纯变形运动的方法,对粘弹性珠链纤维在均匀变形流场中的悬浮运动进行了研究。得到了纤维速度,加速度分布公式,纤维平均取向的角速度南纤维纯变形运动方程。并发现,在纤维质心运动方程中,集中在纤维质心上的各圆珠的斯托克斯阻力之矢量和就等于流体作用于纤维质心的斯托克斯阻力;在纤维相对于质心的动量矩方程中,力矩是准刚珠链纤维中各圆珠上相对于纤维质心的斯托克斯阻力矩之矢量和。特别是在不计纤维惯性、重力和浮力的条件下,当纤维刚直并作平面运动时,其角速度与同样条件下无限长径比椭球角速度的 Jeffery 公式完全一致。     

人体下肢动力学分析

人体采用坐姿而下肢活动时，人体骨盆以上部分基本上是保持不动的，人体下肢与骨盆组成了一个耦合的动力学系统。该文把人体下肢简化成１１个关节１１个铰的多刚体模型。用Ｋａｎｅ方法，分别推导了各关节的角速度、质心速度、角加速度、质心加速度、广义惯性力、广义主动力的递推表达式，最后得到了人体下肢的动力学方程。该方程的系数都是关节相对转角θ的函数，而与θ的导数没有关系，故推导出的动力学方程适合于进行计算机处理。     

基于ALE有限元方法的充液刚体耦合动力学仿真

假设液体是不可压缩的粘性液体,用Jourdain形式的普遍动力学原理建立充液系统的动力学控制方程,并采用交替积分法求解此数值计算模型.液体模块采用Lagrange-Euler描述方法建立有限元计算模型;充液刚体模块利用二阶显式Runge-Kutta格式离散的常微分方程组.在刚-液耦合界面将传递系统质心、转动惯量、晃动力、晃动力矩以及惯性力等耦合物理量.计算结果表明该方法能正确地反映充液耦合系统的运动学特征.与假设液面未扰充液系统的响应结果相比,耦合计算获得的结果具有较大幅度的角速度响应.     

自由多刚体系统主体动力学方程及通用程序

本文讨论由n 个刚体铰接成任意树形的多刚体系统.在系统处于腾空或失重状态,除主体外的各刚体受控的情况下,导出了描述该系统主体姿态的动力学方程.利用四元素描述主体的姿态,该方程是由4个一阶方程组成,并推导出标准形式.由该方程建立的数值积分通用程序只要求输入一组描述系统的基本参数及邻接刚体相对运动控制规律.文末给出了利用该程序于运动生物力学仿真研究的例子.     

船载火炮系统的运动稳定性研究

该文研究地面火炮在小型船舶上发射时的运动稳定性问题。船载火炮系统简化成弹性铰接的多刚体系统，各刚体的运动学关系采用递推形式，在此基础上计算偏速度和偏角速度，建立了船体倾斜时浮心位置变化的数学模型，由Ｋａｎｅ方程得到了船载火炮系统动力学方程，通过数值计算预测该系统的运动和受力规律，分析了该类系统的运动稳定性，对该类系统的结构设计和实际使用均有参考价值。     

铰接式自卸车操纵稳定性

运用多刚体动力学罗伯森-维登堡法,建立了六自由度铰接式自卸车操纵稳定性模型.用MATLAB计算出XAD250型铰接式自卸车满载与空载时的横摆角速度增益曲线,得出空载时具有较大的不足转向特性.使用该模型进一步计算了轮胎侧偏刚度、后节质心布置以及悬架系统参数等,以便研究它们对铰接式自卸车操纵稳定性的影响.     

从Lagrange方程导出刚体动力学的Euler方程

从Lagrange方程推导定点转动刚体的Euler方程要借助刚体的姿态角。刚体的角速度用主轴基及其导数表示,表明了其Boltzmann三标记号的值与广义坐标的具体形式无关,据此,在不涉及广义坐标具体形式的前提下,从完整系统的Lagrange方程出发导出刚体动力学的Euler方程。     

基于速度矩阵法的舰炮多体发射系统动态响应分析

将舰炮多体发射系统简化为若干弹性元件铰接的准弹性模型.应用速度矩阵法进行了各刚体动力学关系的分析与计算,确定了该系统的速度矩阵及角速度矩阵,建立了舰炮多体发射系统6自由度动力学方程,通过Matlab进行矩阵及符号的运算推导,并进行了数值仿真.数值计算得到了舰炮多体发射系统中各刚体的运动规律和受力情况.最后对不同刚度参数下舰炮系统的振动响应进行分析,得到了高低机的扭转刚度与基座舰体间接触刚度的变化对舰炮发射的振动影响规律,为舰炮的结构设计及优化和提高射击稳定性提供了依据.     

树形平面机械手的动力学方程

用图论的观点和多刚体系统动力学中增广体概念,对多关节平面机械手的树形结构系统有向图进行研究,导出该机械手便于进行数值计算和程序设计以广义坐标表出的动力学方程。并对机械手各构件为杆状的情况,作了具体分析。     

一类刚体在平面上运动问题新解

质量为m的刚体(均质、规则、对称)作平面运动.如图1.其转轴始终经过质心惯量主轴且垂直于运动平面,P为刚体与接触平面的接触点,C是刚体的质心,V_c为质心运动速度,ω是转动角速度。令I_c为刚体绕中央惯量主轴的转动惯量,刚体对接触点P的广义动量矩定义为 J_p=PC×mV_c+I_cω,     

两个刚体角速度运动的部分同步

研究了两个刚体角速度运动关于部分状态变量——惯性主轴角速度的同步控制．基于李亚普诺夫部分稳定性理论,分别采用双向耦合的部分状态变量线性反馈控制和部分变量的单向非线性反馈控制两种方法,构造出了一些控制器．同时,对于惯性主矩不同的取值范围,利用部分变量的单向非线性反馈控制方法可以采用不同的控制策略．所设计的控制器可以实现两个刚体的角速度运动达到关于惯性主轴角速度的部分同步．仿真结果说明了所设计控制器的有效性．     

引入刚体角速度的另一种方法

本文从定点运动的则体可由欧拉角来描写出发，通过计算则体上任意一点的速度来引入刚体的角速度．     

用一个线阵CCD检测刚体瞬态平面运动的研究

介绍高速外触发式远距离驱动线阵ＣＣＤ传感器及其数据采集系统,利用该套系统测试刚体的瞬态平面运动,获得了被测刚体的角位移、角速度及其特定点的位置、角速度。测试结果与其他方法的测试结果比较,比较吻合。     

双刚体航天器姿态运动规划的样条逼近方法

双刚体航天器系统在无外力矩作用时,其姿态运动可通过连接双刚体航天器的关节铰进行控制,这种关节铰可由球铰或万向节铰构成．本文利用系统相对于总质心的动量矩守恒这一特性研究了双刚体航天器的三维姿态运动控制问题．分别导出带球铰和万向节铰连接的双刚体航天器系统三维姿态运动控制模型,并将系统的姿态运动控制问题转化为无漂移系统的运动规划问题．利用最优控制和样条逼近方法,在控制输入的样条逼近中引入粒子群算法,提出基于样条逼近的最优运动规划数值算法．运动规划的最优控制是光滑的,且初值和终值均为零,通过数值仿真,表明该方法对带球铰和万向节铰连接的双刚体航天器三维姿态运动规划是有效的．     

谈刚体角动量典型问题的解法

本文通过对刚体角动量一道典型题的处理说明:应用动量定理和角动量定理的积分形式,并对碰撞问题通常所作的近似进行分析与应用,就可简化求解过程。此结论在一定条件下,也适用于两任意光滑刚体的碰撞。     

欧拉角参数表示下姿态的二阶运动奇异性

由于姿态空间的拓扑结构可知,空间刚体姿态任意三参数表示的奇异性是不可避免的.通过求得关节空间和姿态空间的角速度和角加速度之间的关系,进而得到在12种欧拉角参数表示下,姿态在某些位形空间上都具有二阶运动奇异性.在获得各种欧拉角表示的一阶和二阶奇异位形后,在工程控制中就可以根据实际需要选择适当的欧拉角以避开这些奇异位形,避免驱动机构在输出动量和力矩时造成混乱.     

内燃机多连杆机构的多体动力学分析

对提出的一种多连杆机构内燃机,采用Pro/E 3D软件进行实体建模,运用机械系统动态仿真程序ADAMS和有限元分析软件ANSYS相结合,分别采用柔性体和刚性体两种不同方法对主要杆件进行了多体动力学仿真与对比分析.结果表明,较之刚性体的分析方法,柔性体方法能够获得更准确的仿真分析结果,可以更精确地了解杆件在实际运动过程中的动力学参数和动态行为,从而获得更接近于实际的有限元分析受力边界条件,提高系统仿真精度.     

基于四元数的刚体姿态调节问题

给出了用四元数表示的刚体姿态调节问题的两种控制规律，首先利用反馈非线性化方法，给出一种不含非线性扭矩项，仅由四元数和角速度的线性组合构成的控制规律，该控制律与刚体惯性参数无关，因而具有一定的鲁棒性，并证明在一定条件下闭环系统是指数渐近稳定的，其次重新研究了刚体姿 态控制问题固有的无源性，并利用这种新的无源性设计了一种仅利用姿态四元数而无需用角速度测量作为反馈的控制规律，与现有的四输入/四输出无源系统相比，这里的严格无源系统的动态控制器仅是三输入/三输出的，有效地减少了实时计算所需的时间。