大范围运动柔性结构动力学离散方法比较研究

关于大范围运动柔性结构的刚柔耦合特性的研究已经取得了很大进展,但是针对结构变形场离散方法的研究相对较少,采取合理的离散方法对柔性结构的研究具有举足轻重的作用。以单臂柔性机械臂为例,对大范围运动柔性结构动力学离散方法——假设模态法、有限元法和广义坐标法进行了归纳,并对在平面内运动的匀质和非匀质单臂柔性机械臂的动力学响应进行了计算,进而对各种离散方法进行了比较研究。     

高速碰撞中Lagrange有限元方法及其应用

根据连续介质力学守恒方程和有限元离散方法,针对三维高速碰撞现象的特性,应用瞬时最小闰能原理,完整地推导了高速碰撞有限元基本列式和离散方程,并给出了高速碰撞问题的中心差分求解算法,讨论了非线性Ｌａｇｒａｎｇｅ动力有限元程序数值计算中应重视的问题,本文给出的典型算例说明本方法对高速碰撞问题分析的有效性。     

大长细比旋转式火箭弹柔性变形对弹道运动的影响

为了研究柔性小变形对大长细比旋转式火箭弹弹道运动的影响,建立了旋转式火箭弹的刚柔耦合动力学模型。运用有限元法来解算弹体柔性小变形,运用弹道仿真来解算空间大运动,通过两种解算方法之间力和攻角的交换来完成刚柔耦合过程。对比了刚柔耦合模型和纯刚体模型的部分弹道。由对比可以看出弹体的柔性变形对火箭弹弹道影响很大,必须充分予以考虑。     

离散奇异卷积法结构分析

离散奇异卷积法是近几年内提出的一种新型的、具有潜力的数值计算方法.目前该法已被成功地用于结构元件的力学分析.本文介绍了离散奇异卷积法的原理,尝试用该方法分析工程结构中常用的梁、矩形板结构的弯曲、自由振动性能,并将计算结果与解析法和微分求积法的所得结果进行比较.结果表明,离散奇异卷积法是一种简单、可靠的数值计算方法.     

变截面梁弹簧质量系统自由振动分析与物理参数识别(英文)

为了研究变截面梁弹簧质量系统,通过有限元思想对模型进行离散化,应用多体系统传递矩阵法建立该系统动力学模型,推导变截面梁的传递矩阵,并计算了系统的固有频率。该方法计算结果优于数值拼装法(Numerical assembly method,NAM)计算结果,更接近高精度的有限元仿真结果。而且采用该方法,无需建立系统动力学方程并且可降低涉及矩阵阶次。为了研究多体系统物理参数识别反问题,将多体系统传递矩阵法与遗传算法相结合,将物理参数识别问题转化为参数优化问题,建立与系统固有频率相关的全局最小量作为目标函数。最后给出了数值算例,结果说明了该方法的可行性和有效性。     

基于奇异摄动与神经网络的柔性臂控制

运用拉格朗日法建立了臂杆柔性的机械臂的动力学方程。为解决柔性臂末端位置的跟踪及克服柔性臂在运动中的振动问题。运用奇异摄动法将系统分解成快、慢两个子系统，设计混合控制器。通过设计神经网络控制器线性化慢系统。使其轨迹跟踪期望值。用线性状态反馈配置极点稳定快系统，抑制振动。一个单杆柔性机械臂的仿真算例表明，本文的控制方法保证了柔性臂刚性运动的精确跟踪，同时消除了弹性振动，避免了零动力学不稳定问题。     

计及关节及杆柔性的空间机械臂抓取控制

针对考虑关节及杆柔性的空间机械臂动力学与抓取控制问题,以三连杆柔性机械臂为研究对象,考虑臂杆的横向弯曲变形、纵向拉伸变形及由于横向变形引起的轴向收缩的二阶耦合量等,并通过引用转子扭簧模型来考虑柔性关节的影响,应用Lagrange方程和假设模态法建立动力学模型.引入“动态抓取域”来描述机械臂的抓取过程,采用关节主动阻尼控制来抑制抓取过程中的碰撞激振力,分析了匀速抓取和加速抓取两种策略的机械臂柔性关节的变形特性.仿真结果表明:关节柔性减小了整体碰撞力,在碰撞过程中起到一定的缓冲作用;加速抓取控制下比匀速抓取控制下的关节变形小,前者整体优于后者.     

基于CBS有限元的流动-传热-变形耦合计算方法

研究了基于CBS有限元法和常规有限元法相结合的流动-传热-变形耦合计算方法。在该方法中,流体流动和传热采用CBS有限元方法计算,固体变形采用常规的有限元方法计算,实现了流体域和固体域统一的有限元网格划分,简化了变形过程中的网格生成和不同网格间的数据交换。然后,依据此方法发展了计算程序,并通过算例分析,校验了计算方法的可行性和程序的计算能力。     

采用综合气弹分析方法的旋翼非定常气动载荷计算

提出一种桨叶结构、气动和惯性耦合的旋翼系统综合分析方法，将桨叶绕挥舞、摆振及变距铰的刚性转角作为广义坐标，计入了桨叶整体运动和自身中等弹性变形之间的动力学耦合效应，桨叶弹性变量通过有限元法进行离散，翼型剖面气动力采用Leishman—Beddoes二维非定常和动态失速模型，由自由尾迹模型得出桨盘的非均匀入流，依据柔性多体系统动力学方法推早出桨叶前飞状态下的非线性周期时变动力学方程。对Newmark隐式数值积分方法进行改进，用于求解旋翼桨叶的响应。以法国SA349／2小羚羊直升机的试飞测试数据为依据，验证了方法的有效性。     

关节铰柔性多体系统动力学研究

针对关节铰柔性多体系统建立了Ｒ／Ｗ体系的动力学方程，并进一步推广到非树及约束型多体系统，本文采用适合描述弹性变形和进行弹性体离散的刚性连体浮动坐标系，用相对描述方法来分解部件的运动，用部件模态方法对弹性体进行离散，从达朗伯原理出发建立了Ｒ／Ｗ体系的系统动力学方程。方程对于运动的分解，部件的弹性离散以及对系统的结构描述都比较直观和简单，系统的广义坐标数目也小。方程推广到非树系统和约束系统后，采用奇异     

支架底座局部强度计算方法研究

近年来航天结构强度分析方法逐渐从工程算法发展到有限元计算方法。这两种方法在强度分析中各自有其优缺点。针对航天运载器中普遍存在的支架底部强度计算问题,采用工程算法和有限元方法进行了对比计算,分析了两种算法各自的适用范围。     

梁的三维空间大转动的有效处理方法

有限转动角的计算和迭加方法与线位移不同。为了能利用修正的Lagrangian法及带有动坐标的迭代法来分析三维空间大转动梁的受力和变形，研究了三维空间大转动梁的共轴转动机理，引入了伪矢量的概念．严格地应用数学和弹性力学理论导出了相关的公式，给出了迭代过程。解决了分析空间大转动梁的带有动坐标的迭代法所涉及到的有关有限转动的两个关键问题：(1)单元畸变中节点转角位移的计算；(2)迭代过程中新的一轮转角位移的确定。文中所给出的公式和迭代过程在计算机上易于操作，数值结果也证明了公式的正确性。     

低量程高精度应变式压力传感器研制

为了提高低量程应变式压力传感器的精度,将测力轮毂应变梁与带中央硬芯的测压膜片相结合,构成了新颖的梁膜一体的弹性元件.通过有限元方法对弹性元件的结构参数进行匹配,找到了最佳参数值,并制作实物加以验证,表明所选参数是适当的,使传感器的精度得到了大幅度提高,满足了低量程压力范围内高精度测量的要求.同时该传感器具有结构简单、易于加工装配、成本低廉的特点,符合传感器技术发展的需要.     

通用结构分析程序与优化方法库的集成

本文介绍了有限元通用结构分析程序SAP5与优化方法程序库的集成方法。集成后的计算机软件系统SAPOPT具有通用结构分析程序和优化方法程序库两者的优势。它是结构优化设计人员强有力的工具。例题的计算结果表明，SAPOPT系统是可靠的。     

接触问题数值分析方法的研究现状与发展

接触问题涉及到应力集中、边界非线性、甚至材料或几何非线性，问题很复杂但又十分重要。随着电子计算机的发展，有限元与边界元理论与数值方法也取得了很大进展。目前，这两种方法已成为工程接触问题十分有效的研究和数值分析手段。本文综述了接触问题中的有限元法与边界元法及其工程应用方面所取得的进展，着重围绕小变形弹性接触、小变形弹塑性接触以及大变形接触等方面的内容。此外，文中还对今后研究的发展方向作了展望。二十多年来，在小变形弹性接触问题中的有限元法和边界元法发展的比较成熟，并在工程中获得广泛应用；小变形弹塑性接触问题中的有限元法发展的也比较成熟。然而，它们在如下方面还必须开展进一步的研究，例如，不同材料非线性模式的接触、不同蠕变模式的接触、大变形弹塑性接触、基于实验力学的反迭代分析、以及复杂的工程构件的接触分析等。     

无虚拟节点罚函数位移协调法

基于罚函数提出了一种界面协调技术——无虚拟节点罚函数位移协调法,推导了该界面协调技术的耦合公式,证明了当惩罚参数y趋于无穷大时该方法的解趋于理论解.该方法的刚度矩阵具有对称性、带状性,同时该法还有精度高、计算效率高等优点.最后,通过算例分析,验证了其合理性.     

轻质穿透式薄膜盖的分析、设计与实验研究

穿透式导弹发射箱薄膜盖的研制是导弹运载工具轻质化的一部分，由于其一方面需能承受一定的压力，即需具有足够的强度，另一方面又要求顶破力较小，而这两个要求是互相矛盾的。本文通过有限元仿真计算，确定了满足这两项要求的方案。然后研制了实物，进行了实验验证，设计分析的结果与实验结果吻合。本文的研究为轻质穿透式薄膜盖的研制和应用提供了方法和依据。     

A FINITE ELEMENT ADAPTIVE METHOD FOR SOLVING GENERALIZED STOKES PROSLEM

ＡＦＩＮＩＴＥＥＬＥＭＥＮＴＡＤＡＰＴＩＶＥＭＥＴＨＯＤＦＯＲＳＯＬＶＩＮＧＧＥＮＥＲＡＬＩＺＥＤＳＴＯＫＥＳＰＲＯＳＬＥＭＤ．Ａ．ＦｏｋｉｎＹａｎｇＺｕｏｓｈｅｎｇ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＡｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ，ＮＵＡＡ２９ＹｕｄａｏＳｔｒｅｅ...     

基于有限元的飞机机翼刚度分析

以机翼翼盒有限元模型为基础,把有限元模型与结构几何尺寸数据相关联,提出了一种飞机机翼翼盒刚度分析的新方法。以有限元软件MSC.Patran为平台,利用其二次开发语言PCL开发了飞机机翼翼盒刚度分析程序。几个典型翼盒剖面刚度分析算例的结果表明,程序计算结果准确、界面直观,能显著提高工作效率。有限元模型和几何尺寸数据相关联的方式也为后期机翼翼盒刚度分析设计、甚至优化提供了支持。     

导弹静水模态的ANSYS有限元分析

为研究导弹潜航时的自振特性，采用通用有限元软件ANSYS建立了适合浸没圆柱壳的有限元模型，用ANSYS结构模态分析的非对称法分析了导弹结构的静水模态。结果显示静水模态的固有频率比干模态有较大下降，振型类似；尾舵和水深对模态的影响不大。