【摘要】：可展開(kāi)結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域,由于其大型化輕型化的特點(diǎn),通常具有一定的柔性特征。在展開(kāi)過(guò)程中,結(jié)構(gòu)低頻率的剛體轉(zhuǎn)動(dòng)和高頻率的彈性變形相互耦合,同時(shí),柔性體之間存在大量的鉸約束,其展開(kāi)動(dòng)力學(xué)方程為剛性(stiff)的微分-代數(shù)方程組(DAEs)。剛性方程對(duì)數(shù)值穩(wěn)定性要求較高,而微分-代數(shù)方程組要求不能發(fā)生約束違約問(wèn)題。本文基于祖沖之的思想,保證約束在時(shí)間格點(diǎn)上精確滿足,放松時(shí)間格點(diǎn)內(nèi)的約束條件,采用保辛算法求解動(dòng)力學(xué)方程。空間可展開(kāi)系統(tǒng)中存在大量的桁架結(jié)構(gòu),在結(jié)構(gòu)展開(kāi)與組裝過(guò)程中起著支撐與穩(wěn)定的作用。本文對(duì)剪式可展桁架結(jié)構(gòu)展開(kāi)過(guò)程進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析,采用時(shí)間有限元與祖沖之的思想求解微分代數(shù)方程組,時(shí)間有限元保辛,祖沖之的思想保證無(wú)約束違約問(wèn)題。大量研究發(fā)現(xiàn),基于小轉(zhuǎn)動(dòng)小變形假定的傳統(tǒng)多體動(dòng)力學(xué)方法已經(jīng)不能滿足描述具有大轉(zhuǎn)動(dòng)大變形相互耦合的柔性結(jié)構(gòu)的非線性動(dòng)力學(xué)需求,基于絕對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)法的非線性有限元法不以轉(zhuǎn)角作為廣義坐標(biāo),而是采用節(jié)點(diǎn)位置和斜率矢量作為廣義坐標(biāo),具有常數(shù)質(zhì)量陣,無(wú)科氏力項(xiàng)和離心力項(xiàng)等優(yōu)點(diǎn),十分適合用于對(duì)柔性大變形大轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行建模。使用柔性雙擺例題證明了基于祖沖之類算法的辛龍格庫(kù)塔法求解強(qiáng)非線性剛性微分代數(shù)方程組的有效性,并采用該方法對(duì)空間可展開(kāi)板結(jié)構(gòu)的展開(kāi)過(guò)程進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)仿真分析�；诮^對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)法的二維二節(jié)點(diǎn)剪變梁?jiǎn)卧?采用Udwadia-Kalaba方法對(duì)柔性結(jié)構(gòu)進(jìn)行軌跡跟蹤控制,將目標(biāo)軌跡看作系統(tǒng)約束,不引進(jìn)拉格朗日乘子項(xiàng),便可以得到伺服控制力的解析表達(dá)式。數(shù)值結(jié)果表明該控制方法對(duì)存在大變形的柔性結(jié)構(gòu)有著良好的控制效果。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：V414

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2771184