基于絕對節(jié)點坐標列式的新單元構(gòu)建與動力學建模研究
發(fā)布時間：2021-01-31 06:44
隨著高速化、輕質(zhì)化及精密化機械系統(tǒng)的發(fā)展,基于小變形假設的傳統(tǒng)柔性多體系統(tǒng)動力學建模及分析方法,其無法精確考慮大范圍運動與大幅度變形的相互耦合,缺點日漸凸顯。絕對節(jié)點坐標列式（ANCF,Absolute Nodal Coordinate Formulation）運動學描述基于絕對坐標系,采用節(jié)點絕對位置的梯度向量而非無限小轉(zhuǎn)角表征旋轉(zhuǎn),對系統(tǒng)構(gòu)件變形無幅度大小的要求,導出的質(zhì)量陣為常陣,所得系統(tǒng)動力學方程具有非增量形式、無科氏及離心加速度項等優(yōu)勢,在分析大轉(zhuǎn)動大變形動力學問題時,具有先天優(yōu)勢。同時,梯度坐標的采用使其能夠描述復雜的幾何構(gòu)型,且ANCF單元幾何描述方式與計算機輔助設計軟件中廣泛應用的非均勻有理B樣條方法兼容,故ANCF方法的出現(xiàn)促進了計算機輔助設計（CAD,Computer Aided Design）與計算機輔助分析（CAA,Computer Aided Analysis）系統(tǒng)的整合,避免了傳統(tǒng)有限元分析前,幾何模型向有限元模型的繁瑣轉(zhuǎn)換,規(guī)避了轉(zhuǎn)換過程引入的誤差�；谏鲜鰞�(yōu)點,ANCF自提出以來,即成為多柔體系統(tǒng)動力學領(lǐng)域的熱門方向。相比于傳統(tǒng)有限元,ANCF單元類型庫...
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：133 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
ANCF方法在CAD與CAA系統(tǒng)整合的應用Fig.1-1ApplicationoftheANCFintheintegrationofCADandCAAsystem
CAD 系統(tǒng)幾何描述方法的兼容性，進一步結(jié)合三維掃描幾何重構(gòu)技術(shù)，展示了從物理模型到 CAA 有限元模型的自動建模方法。工程實際中，一個完整的結(jié)構(gòu)分析優(yōu)化過程如圖1-3所示，物理模型經(jīng)三維掃描，幾何重構(gòu)得到CAD模型；采用基于 ANCF 有限元的 I-CAD-A，幾何模型與有限元模型可雙向轉(zhuǎn)換，由此得到力學 CAA 模型；根據(jù)力學分析結(jié)果對構(gòu)件結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化調(diào)整，指導
哈爾濱工業(yè)大學工學博士學位論文1 2 31 2 31 1 1 1x x x xy y y y (2-5其中， 2 3 3 2 3 1 1 3 1 2 2 1A / 2 = x y x y x y x y x y x y 2 V 為三角形 ABC的 面 積 ， 其 余 各 中 間 量 為 12 3 3 2A x y x y2， 23 1 1 3A x y x y2， 31 2 2 1A x y x y2，, ,, , 1,2,3i j i j i j i ja x x b y y i j i j。由式(2-5)易知，面積坐標即為傳統(tǒng)有限元中，常應變?nèi)切螁卧男魏瘮?shù)。如圖 2-2 所示，無量綱面積坐標范圍為 0 到 1，面積坐標線與對應邊垂直，相應地，面積坐標梯度方向即為對應面積坐標線的方向。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]多柔體系統(tǒng)動力學研究進展與挑戰(zhàn)[J]. 田強,劉鋮,李培,胡海巖. 動力學與控制學報. 2017(05)
[2]柔性多體系統(tǒng)動力學絕對節(jié)點坐標方法研究進展[J]. 田強,張云清,陳立平,覃剛. 力學進展. 2010(02)
[3]一類剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)的動力剛化分析[J]. 章定國,朱志遠. 南京理工大學學報(自然科學版). 2006(01)
[4]剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)動力學建模新方法[J]. 王建明,洪嘉振,劉又午. 振動工程學報. 2003(02)
[5]柔性多體系統(tǒng)剛-柔耦合動力學[J]. 洪嘉振,蔣麗忠. 力學進展. 2000(01)
[6]帶約束多體系統(tǒng)動力學方程的隱式算法[J]. 王琪,黃克累,陸啟韶. 計算力學學報. 1999(04)
[7]帶轉(zhuǎn)角自由度的三角形三棱柱單元[J]. 王選民,劉光棟. 工程力學. 1999(04)
[8]柔性機械臂的動力學分析與實驗研究[J]. 王樹新,蔣鐵英,張鐵民,閻紹澤,劉又午. 中國機械工程. 1995(06)
博士論文
[1]基于絕對節(jié)點坐標方法的柔性多體系統(tǒng)動力學研究與應用[D]. 田強.華中科技大學 2009
本文編號：3010389
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：133 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
ANCF方法在CAD與CAA系統(tǒng)整合的應用Fig.1-1ApplicationoftheANCFintheintegrationofCADandCAAsystem
CAD 系統(tǒng)幾何描述方法的兼容性，進一步結(jié)合三維掃描幾何重構(gòu)技術(shù)，展示了從物理模型到 CAA 有限元模型的自動建模方法。工程實際中，一個完整的結(jié)構(gòu)分析優(yōu)化過程如圖1-3所示，物理模型經(jīng)三維掃描，幾何重構(gòu)得到CAD模型；采用基于 ANCF 有限元的 I-CAD-A，幾何模型與有限元模型可雙向轉(zhuǎn)換，由此得到力學 CAA 模型；根據(jù)力學分析結(jié)果對構(gòu)件結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化調(diào)整，指導
哈爾濱工業(yè)大學工學博士學位論文1 2 31 2 31 1 1 1x x x xy y y y (2-5其中， 2 3 3 2 3 1 1 3 1 2 2 1A / 2 = x y x y x y x y x y x y 2 V 為三角形 ABC的 面 積 ， 其 余 各 中 間 量 為 12 3 3 2A x y x y2， 23 1 1 3A x y x y2， 31 2 2 1A x y x y2，, ,, , 1,2,3i j i j i j i ja x x b y y i j i j。由式(2-5)易知，面積坐標即為傳統(tǒng)有限元中，常應變?nèi)切螁卧男魏瘮?shù)。如圖 2-2 所示，無量綱面積坐標范圍為 0 到 1，面積坐標線與對應邊垂直，相應地，面積坐標梯度方向即為對應面積坐標線的方向。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]多柔體系統(tǒng)動力學研究進展與挑戰(zhàn)[J]. 田強,劉鋮,李培,胡海巖. 動力學與控制學報. 2017(05)
[2]柔性多體系統(tǒng)動力學絕對節(jié)點坐標方法研究進展[J]. 田強,張云清,陳立平,覃剛. 力學進展. 2010(02)
[3]一類剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)的動力剛化分析[J]. 章定國,朱志遠. 南京理工大學學報(自然科學版). 2006(01)
[4]剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)動力學建模新方法[J]. 王建明,洪嘉振,劉又午. 振動工程學報. 2003(02)
[5]柔性多體系統(tǒng)剛-柔耦合動力學[J]. 洪嘉振,蔣麗忠. 力學進展. 2000(01)
[6]帶約束多體系統(tǒng)動力學方程的隱式算法[J]. 王琪,黃克累,陸啟韶. 計算力學學報. 1999(04)
[7]帶轉(zhuǎn)角自由度的三角形三棱柱單元[J]. 王選民,劉光棟. 工程力學. 1999(04)
[8]柔性機械臂的動力學分析與實驗研究[J]. 王樹新,蔣鐵英,張鐵民,閻紹澤,劉又午. 中國機械工程. 1995(06)
博士論文
[1]基于絕對節(jié)點坐標方法的柔性多體系統(tǒng)動力學研究與應用[D]. 田強.華中科技大學 2009
本文編號：3010389
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教材專著
