多体链的动力学方程

 多刚体系统的动力学方程的建立,已经比较成熟。对于刚体与弹性体的混台多体系统,工作还较少。Likins和Hughes曾讨论过有太阳帆板的卫星的动力学方和。Hughes还讨论了两端各有一个刚体,中间皆为弹性体的多体链的动力学方程。本文应用虚功形式的d'Alembert原理建立任意多体链的动力学方程。     

偏转弹头导弹的动力学建模方法研究

 偏转弹头是一种新的导弹操纵方式,动力学建模是对其研究的基础。偏转弹头导弹可以看成由弹头和弹体组成的多体系统,应用多体建模方法Schiehlen法建立系统的动力学模型。首先把弹头和弹体的运动状态用广义坐标表示,弹头的绝对运动由相对运动原理得到,根据牛顿 欧拉动力学方程分别写出弹头和弹体的质心移动方程和绕质心的转动方程,再运用达朗伯原理的理想约束性质消去方程中包含的约束力,同时方程的数目也减少到与系统的自由度数相同,从而得到维数与系统自由度数相同的二阶标量微分方程组。最后仿真验证模型,并分析得到偏转弹头导弹的一些特点,即偏转弹头导弹具有控制效率高,机动过载大,响应速度快等优点,是一种有效的快速响应控制方式。研究表明对于像偏转弹头导弹这类刚体数目少、但自由度数目较多的多体系统,其动力学建模适合使用Schiehlen法。     

民用飞机弹性结构水上迫降试验载荷研究

刚体模型和弹性体模型的载荷传递方式不同,为了研究刚体模型和弹性结构模型对飞机水上迫降载荷的影响,根据动力相似性原理设计制造了刚体模型,并根据强度相似性原理设计制造了弹性结构部件,通过气囊加载试验系统验证了弹性结构部件满足强度相似设计要求。通过水上迫降模型试验测得加速度-时间历程曲线,使用傅里叶变换处理试验数据得到加速度峰值。根据刚体模型的试验数据分析,飞机以初始俯仰角12°、襟翼为着陆构型、较小的下沉速度和中重心状态入水时,飞机在水上迫降过程中受到的载荷较小。研究表明：带弹性结构模型和刚体模型所得到的飞机载荷有明显的不同,带弹性结构模型得到的垂向加速度峰值明显低于刚体模型。这种现象主要是由于机体着水底部弹性结构变形吸收了大量的能量。     

空中加油系统的多体动力学和CFD仿真

介绍了作者基于Fortran程序开发的一个多体动力学求解器.依托多刚体系统理论、基于绝对节点坐标(ANCF)法描述的常质量/变质量索梁单元和计算多体动力学方程组求解技术,该求解器可用于分析飞行器拖曳结构中的索-刚体约束系统的动力学问题.本文基于并行CFD求解器PMB3D的动态重叠网格功能,构建了多体动力学和计算流体力学的非定常耦合计算程序.以软式空中加油系统为例,对真实外形飞行器拖曳系统的气动-动力学特性进行了仿真研究.探讨了战斗机构型进行软式加油对接时产生的气动干扰问题,研究了受油机的接近速度和初始偏移量对对接效果的影响.     

不可压粘性流体力学的边值问题的拟变分原理及其广义拟变分原理

通过将不可压粘性流体力学的控制方程乘上相应的虚量,然后积分,并代数相加,进而建立了不可压粘性流体力学边值问题的一组拟变分原理和广义拟变分原理(这种建立变分原理的方法称为变积方法),最后通过经典的Hagen-Poiseuille流动为例来说明拟变分原理的应用。     

基于能量原理的直升机系留载荷计算

针对直升机系留系统,基于虚功原理推导了机体刚体位移的方程组。应用Newton-Raphson迭代法可求解机体在外载作用下的刚体位移,从而求得系留索和系留接头的载荷。与有限元方法相比,此方法便于处理索具的预紧力和起落架的初始压缩,计算精度也符合工程应用的要求。     

加速度计的一种校准方法

本文介绍了有关冲击摆（单摆与复摆）的计算方法、产生加速度的原理、加速度的调整与测量方法及其误差分析。冲击摆是在工厂条件下校准加速度计算的一种装置。对于低于5000m/s^2的冲击加速度，其稳定性和精确度都很好，若加速度波形为半正弦波，其综合测量误差优于5%。     

汽车动力学分析的若干方法探讨和通用程序的介绍

本文是一篇综述性的文章，探讨了５种汽车动力学分析的常用方法，即牛顿－欧拉方法、达朗伯原理、拉格朗日方程、哈米顿正则方程、凯恩方法，并通过一个较为简单的４自由度牵引车－挂车模型说明了各种方法的应用。文中介绍了一些基于多刚体动力学理论可供汽车动力学分析的通用程序。     

中心刚体-柔性悬臂梁系统的动力特性研究

对中心刚体-柔性悬臂梁系统的动力特性进行研究。首先采用Hamilton原理和有限元离散化方法,给出该系统的一次近似耦合模型以及相应的KED解耦模型,然后通过数值仿真对该系统的动力特性进行研究。研究中考虑了2种情况:中心刚体的转动惯量远大于柔性悬臂梁的转动惯量的情况和中心刚体的转动惯量接近柔性悬臂梁的转动惯量的情况。研究结果显示,传统的零次近似模型在处理大范围运动为未知的刚柔耦合动力学问题时同样存在失效的可能,而一次近似模型能够对系统的动力学行为进行正确的数学描述。当中心刚体的转动惯量远大于柔性悬臂梁的转动惯量时,一次近似模型的结果与零次近似模型的结果之间存在较小偏差;但当中心刚体的转动惯量接近柔性悬臂梁的转动惯量时,零次近似模型将导致错误的结果。     

工程尺寸驱动原理的完善及其在公差分析中的应用

目前,工程尺寸驱动原理尚未涵盖三维模型中的隐式约束与几何约束,故公差尺素链分析法（GECM）的应用受到一定的限制。为此,本文对工程尺寸驱动原理进行了完善,并建立了面向虚约束模型（VCM）的公差分析方法。首先,分析工程尺寸不可驱动的原因,建立建模参数集可驱动工程尺寸集的充分必要条件;其次,针对工程尺寸不可驱动的模型,提出产品虚约束模型,给出虚约束模型的构建方法,并构造虚约束模型的公差分析算法;最后,通过实例测试,验证本文所提模型的正确性和算法的有效性。     

基于小波分析的虚拟仪器

以小波分析原理为基础,开发出可视化和可操作的虚拟仪器,用于处理实验数据与药物分析.应用小波变换实现数据消噪,利用LabVIEW 和MATLAB软件开发出虚拟仪器.用该仪器可实现对数据进行消噪;在不经分离的情况下,对药物实现多组分的含量测定及对实验结果进行分析和预测,采用的方法和开发的软件在药学领域有其独到的应用价值.     

基于预估校正和嵌套网格的虚拟飞行数值模拟

 针对导弹虚拟飞行数值模拟问题,发展了空气动力学/飞行力学数值计算方法和软件。控制方程为非定常雷诺时均Navier-Stoker(RANS)方程和刚体六自由度运动方程;流场求解器为有限体积法结构网格求解器,时间推进采用双时间步法,湍流模型为Spalart-Allmaras一方程模型;采用Adams预估校正法实现飞行力学方程与流场控制方程的耦合计算;使用嵌套网格方法模拟多体运动。首先模拟了美国国家航空航天局(NASA)窄条翼导弹模型纵向虚拟飞行,研究耦合方式和时间步长的影响。仿真结果表明,双时间步三阶Adams耦合方法,同等精度下可以显著增大时间步长,缩短仿真时间。最后,采用该方法模拟了导弹自由摇滚特性和纵向虚拟飞行,模拟结果与试验值吻合较好。     

基于时间测量的加速度敏感方法

国际单位制共有7个基本单位，时间就是7个基本单位之一，是目前能够实现的测量精度最高的一个物理量。因此，将加速度的测量转化为时间的测量，是实现加速度高精度检测的有效途径。首先，介绍了基于时间测量的加速度敏感原理。然后，介绍了基于该敏感原理的加速度传感器研究进展。最后，进行了基于时间测量的加速度计精度的定性和定量分析。理论分析和实验证实表明，加速度精度极限与时间分辨率之间成正比关系。     

基于弹性起落架的直升机系留载荷计算

根据舰载直升机舰面系留时的受力特点,以弹性起落架的垂向变形为变量,根据虚位移原理建立了直升机在摇荡舰面系留的动力学分析模型。运用牛顿迭代法对横摇、纵摇、有风以及无风情况下系留索具载荷进行了计算,发现横摇角较大时载荷主要分布于主起落架系留索上,且风载的影响并不能忽略。分析了轮胎刚度对系留索载荷的影响,结果表明,起落架轮胎刚度由300N／mm增加至800N／ram时,最大张力减小了7．43％,说明增加轮胎刚度能有效提高直升机系留的安全性。     

大型结构的失效分析

用半模加虚元法计算大型结构元件的破坏问题,只限于对称的破坏型式,非对称的破坏分析,如用虚元法,必须建立全结构模型。本文旨在将结构的刚度变化问题,转化为力的变化问題,固定原有的结构刚度,用等效附加力来替代破坏元件的刚度效应,以达到用半模解大型结构元件非对称破坏问题的目的。     

虚拟维修仿真的研究进展

虚拟维修仿真是虚拟实现技术应用于维修领域的结果之一,可以用于产品的维修性设计和分析、维修人员的维修训练以及维修手册的生成等。文章是埘建立一个满足以上需求的虚拟维修仿真所需要解决的问题进行定义和说明。阐述了虚拟维修仿真的基本框架,从虚拟样机建模、虚拟人建模、仿真指令生成和运动合成四个方面介绍了涉及的各种问题及相应的处理方法,同时探讨了这一研究领域的发展方向和需要解决的问题。     

Virtual Reality-based Teleoperation with Robustness Against Modeling Errors

This article investigates virtual reality (VR)-based teleoperation with robustness against modeling errors. VR technology is an effective way to overcome the large time delay during space robot teleoperation. However, it depends highly on the accuracy of model. Model errors between the virtual and real environment exist inevitably. The existing way to deal with the problem is by means of either model matching or robot compliance control. As distinct from the existing methods, this article tries to combine model matching and robot compliance control. On one hand, the status of the virtual robot is corrected by using the position sensor data from robot joints before and during teleoperation, and the pose of the virtually manipulated object is obtained with visual recognition technology. On the other hand, compliance control algorithms of impedance control based on joint torque sensors and hybrid position/force control based on a wrist sensor have been executed in order to eliminate the small sustaining model errors. A VR-based teleoperation system of satellite on-orbit self-serving is built up. In order to verify the proposed method, an experiment deploying the solar panel troubled by malfunction is carried out through teleoperation. It shows that the large model errors are removed with the model matching method and the adopted compliance control is robust against the remaining small model errors.