用扩展传递矩阵法计算多体系统的稳态响应

以一个简单的多体系统为例,介绍了用于计算多体系统稳态响应的扩展传递矩阵法。建立了等截面Euler—Bernoulli梁的扩展传递矩阵。通过依次拼凑各个元件的扩展传递矩阵,形成系统的总体扩展传递矩阵,代入边界条件,然后求解代数方程组即可得到系统的稳态响应。对比模态叠加法的求解结果和计算过程,扩展传递矩阵法具有过程简单、计算量小、易编程等优点,且无需建立系统的总体动力学方程。扩展传递矩阵法特别适合于计算多体系统的稳态响应,能直接得到稳态响应的解析表达式。     

多体系统传递矩阵法在多管火箭动力学中的应用

多管火箭动力学分析是评估和提高多管火箭性能的前提和关键。应用多体系统传递矩阵法，建立某多管火箭刚柔耦合多体系统动力学模型，构造多管火箭增广特征矢量及其正交性条件，实现对多管火箭振动特性和动力响应的仿真，仿真结果得到了试验验证。对两种多管火箭的振动特性和动力响应的计算，为用非满管射击替代满管齐射客观评价多管火箭动态性能，为优化射序和射击时间间隔提高多管火箭射击密集度奠定基础，大幅度减少了某远程多管火箭密集度试验用弹量50％，提高某多管火箭射击密集度。     

多体系统传递矩阵法在超高射频武器发射动力学中的应用

该文以“金属风暴”武器系统为研究对象,基于多体系统传递矩阵法,建立了其刚弹耦合的发射动力学模型;推导了该武器系统特征方程,计算了系统固有振动特性;构造了系统增广特征矢量,实现了其系统动力响应的精确分析。通过数值仿真,获得了该武器系统固有振动特性、系统动力响应、内弹道、弹丸起始扰动,仿真结果可用于该武器的动态设计。     

基于多体传递矩阵法的供弹平台固有振动特性分析

建立了弹链的多体弹性铰模型,根据体铰统一编号的原则,利用多体传递矩阵法得到了供弹平台的总传递矩阵,结合边界条件得到了振动特征方程.在此基础上分析了不同炮弹质量下供弹平台的固有振动特性.此外,由于在供弹过程中供弹平台的载弹量是动态变化的,进一步分析了发射过程中固有频率的变化规律.由计算结果可知,总体上炮弹的质量越大,供弹平台的一阶振动频率越小;在发射过程中供弹平台的一阶振动频率是不断减小的.此研究为供弹平台的振动稳定性问题的研究提供了一定的理论依据.     

基于总体耦合矩阵法的滚动联轴器动态特性研究

 根据滚动联轴器啮合数学模型,采用总体耦合矩阵法,建立了多跨度联轴器-转子耦合振动方程,并结合实例数值计算分析了联轴器在不同转矩传动时的动态特性规律。计算结果显示,在低转矩（1 N·m~100 N·m）高速传动时,联轴器的传动稳定性对转矩的大小敏感,振幅变化幅度大,传动性能不佳,但在该范围内,随着转矩的增大,联轴器振幅随之急剧降低,有利于联轴器快速调整到相对稳定的传动状态;而当其在大转矩高速工况下传动时,振幅变化幅度较小,表现良好的传动稳定性,并且随着转矩的增大,幅值变化也逐渐减少,最后趋于稳定,能较好的适应非稳定转矩的重载系统;同时计算结果显示,联轴器左、右半联轴器的节点振幅相互影响很小,能较好的隔离不利振动的传递,有利于多跨度耦合系统的稳定运行。     

多体系统离散时间传递矩阵法与有限元法混合方法

利用多体系统离散时间传递矩阵法（MS—DT—TMM）处理同时含有小运动小变形弹性体子系统和大运动多刚体子系统的机械系统,将两子系统的连接处作为各个子系统的边界,采用有限元法建立小变形弹性体子系统动力学方程,采用MS—DT—TMM模拟多体子系统动力学,联合这两套方程可进行总体系统动力学分析,形成了多体系统离散时间传递矩阵法与有限元法的混合方法。通过数值算例证明了方法有效,为扩展MS—DT—TMM的应用范围提供了途径。     

基于多体系统传递矩阵的柴油机配气系统动力学分析

利用多体系统传递矩阵分析柴油机配气系统的动力学特性,推导基于多体系统传递矩阵的动力学模型建模过程,建立了配气系统基于多体系统传递矩阵的单质量和二质量动力学模型.为检验该方法建模的有效性,以某柴油机配气系统为例,将以新方法建立的多体系统传递矩阵模型与多刚体系统动力学模型、GTSUITE建立的多柔体动力学模型进行比较.实验表明,多体系统传递矩阵模型较多刚体系统动力学模型对于气门的升程曲线、丰满系数等参数的计算值误差更小,且求解更简便;较多柔体动力学模型建模更方便、快捷.     

基于CFD方法的船体下水水动力分析

为给船体下水提供水动力参数,采用计算流体动力学(CFD)方法对船体从船台上纵向重力式下水过程进行动力学分析.计算每一时刻的流场压强和船体所受水作用力(矩),并通过求解船体运动方程获得船体运动的速度和滑程.数值预报结果与经验公式以及试验比较均表明,该方法计算所得运动参数与试验偏差较小,可满足工程精度要求.     

自行火炮行进间刚柔耦合多体系统动力学分析

为了研究自行火炮行进间炮口振动频率特性,建立了某自行火炮刚柔耦合多体系统动力学方程。考虑到身管柔性对炮口扰动的影响,在HyperMesh有限元软件中计算获得柔性身管约束模态并生成中性文件,利用ADAMS/ATV履带工具箱建立了该自行火炮刚柔耦合动力学模型。针对实际行驶工况,运用谐波叠加法编写路面谱程序并生成路面文件,对E、F、G级道路进行了模拟,获得了自行火炮在不同等级道路上以不同速度行驶时的炮口动态响应。利用快速傅里叶变换得到炮口角加速度功率谱密度曲线。通过分析对比,确定了柔性身管炮口在不同行驶工况下的振动频域范围。     

计算多转子系统临界转速的整体传递矩阵法

提出了整体传递矩阵法中耦合单元的概念，导出了各向同性和各向异性耦合单元的传递矩阵，并给出了几个算例。整体传递矩阵法是取各转子状态向量的集合作为系统的状态向量，各转子同时对系统状态向量进行传递，求得多转子轴系的整体传递矩阵方程，代入整体边界条件进行求即可得到多转子轴系的临界速。与子结构传递矩阵法相比，整体传递矩阵法不必将多转子系统在耦合单元处分割开来，示引入未知内力和位移，也不必建立分割处的平衡方程或变形协调条件。     

偏心电主轴动力学分析

为了揭示偏心状态下高速电主轴的动力学行为,从高速电主轴的结构特征出发,应用有限元法对其进行动力学分析,建立了高速电主轴动力学分析模型;基于电磁学和机械系统动力学基本理论,建立了各种偏心状态下高速电主轴的广义不平衡力表达式,根据所建动力学模型可以获得高速电主轴在不同预加载荷、轴承配置下的固有频率和不平衡响应等动态特性。将120MD60Y6型电主轴的机电结构参数代入模型,并利用Matlab/Simulink软件进行仿真分析,计算所得的数据与实验所测数据相符,从而证明所建模型是正确的。     

基于摄动有限元法的结构动力响应鲁棒优化

在传统的静力学鲁棒优化设计基础上,考虑时间参数,通过摄动有限元法处理系统中存在的不确定性因素,用Newmark方法做时程分析,将鲁棒优化设计方法运用在动力响应优化问题中.通过一个门形框架算例,与传统的优化设计结果相比,显示了鲁棒优化设计方法的优越性,设计的结果能使结构具有更稳定的性能.     

基于AQWA的张力腿平台动力响应分析

为研究极端海况下张力腿平台(TLP)的动力响应性能,对一典型传统式TLP平台进行整体设计,并应用势流理论和波浪的辐射/衍射理论,结合水动力分析软件AQWA,考虑随机波浪载荷及风、流载荷的共同作用,对平台在极端海况下的动力响应进行了数值模拟分析,计算在多个不同入射角波浪作用下的平台六个自由度上运动的幅值响应算子(RAOs),模拟分析在极端海况P-M波浪谱作用下平台的动力响应和张力腿的运动响应.结果表明:波浪入射角的不同对平台垂荡运动的RAOs没有明显的影响,对另外5个方向运动RAOs的幅值有明显影响;张力腿提供的附加刚度,对平台上体纵、横摇及垂荡响应作用明显,对平台纵、横荡及首摇也有一定的限制作用;平台的动力响应主要由波浪荷载引起;张力腿在平台上体带动及流荷载作用下会产生较大幅度运动.总之,在张力腿的有效约束下TLP平台可以避开能量集中的波浪频率,表现出良好的纵、横摇及垂荡性能,而张力腿的安全和性能将成为平台安全和性能的重要指标.     

基于套迭代技术的弹性梁动力H向应分析的多重网格方法

提出了一种基于套迭代技术的求解弹性梁动力响应的多重网格方法。这种方法充分利用了初始网格下的结果,然后由多重网格嵌套迭代过程实现对弹性梁动力响应问题的求解。这种方法将网格离散过程和数值求解过程很好地相结合,与其他方法相比较,具有计算精度高,运算时间短等特点。     

基于套迭代技术的弹性梁动力响应分析的多重网格方法

提出了一种基于套迭代技术的求解弹性梁动力响应的多重网格方法。这种方法充分利用了初始网格下的结果,然后由多重网格嵌套迭代过程实现对弹性梁动力响应问题的求解。这种方法将网格离散过程和数值求解过程很好地相结合,与其他方法相比较,具有计算精度高,运算时间短等特点。     

挖掘机提升系统多自由度动力分析与计算

从系统论的思想出发,以提升系统的驱动力矩为广义力,运用动力学理论和拉格朗日方程法建立提升系统多自由度的弹性体、刚体混合系统的动力学模型;以堵转工况、斗杆垂直动臂并全伸出状态为计算条件,采用矩阵迭代法和编程计算提升系统的振动响应,计算出高速轴和提升钢丝绳的动载荷系数为1343和1374;计算并分析了堵转时间及不同土壤刚度因素对提升系统动载荷的影响关系曲线,得出了不同土壤刚度的动载荷系数.同时,为降低动载荷并保证设备安全工作,建议堵转时间不宜超过20s.