離心環(huán)境中結構運動與變形耦合的動力學分析.pdf

1、運動與變形耦合理論主要研究柔性體在大范圍運動下剛體運動與柔性體變形的相互耦合作用，以及這種耦合作用所導致的柔性體動力特性的改變和對動力響應的影響。在大范圍變轉速旋轉運動下柔性體會進一步承受由于運動與變形耦合帶來的附加慣性力，包括科氏力、離心力和切向慣性力。本文集中關注離心環(huán)境中雙自由度振動系統(tǒng)的動力特性和動力響應以及廣義彈性體在變轉速離心環(huán)境中的動力響應。論文的主要研究內(nèi)容和結論如下：
　　 ①考察了無質(zhì)量柔性桿一端固定在旋轉剛

2、體上，在其自由端連接一個質(zhì)量點的動力特性和動力響應，柔性桿保持在小變形的范圍內(nèi)，質(zhì)量點僅限于在旋轉平面內(nèi)運動。在給定可變角速度的旋轉中，建立了質(zhì)量點的隨時間改變的動力學方程組，在該方程組中剛柔耦合機理和質(zhì)量點受到的附加慣性力能被清晰的闡述。對于恒定角速度旋轉，系統(tǒng)質(zhì)量點的兩階動頻隨變化的定角速度從線性系統(tǒng)的固有頻率出發(fā)第一階動頻下降第二階動頻上升。當給定桿的位移彈性極限，系統(tǒng)的臨界轉速可能由位移與角速度的關系來確定，質(zhì)量點的運動軌跡為花

3、瓣式的形狀。對于變角速度旋轉，考察了兩種離心環(huán)境，一種是勻加速再恒速，一種是變加速再恒速，兩種離心環(huán)境下的運動軌跡截然不同，對于前者，質(zhì)量點的運動軌跡在角速度勻加速階段振動強烈并在接下來的恒定角速度階段振幅較大，而對于后者，質(zhì)量點的運動軌跡在角速度變加速階段平滑并在接下來的恒定角速度階段振動較小，這是由于質(zhì)量點受到的力造成的，所以重點考察了質(zhì)量點受到的力的時間歷程。為了研究結構阻尼對質(zhì)量點的動力特性和動力響應的影響，考察了質(zhì)量彈簧阻尼系

4、統(tǒng)在離心環(huán)境中的動力特性和動力響應。
　　 ②建立了定軸變轉速離心環(huán)境中的廣義彈性體的動力學方程。采用固定坐標系描述剛體運動，采用固結在彈性體上的浮動坐標系描述廣義彈性體的平動變形和旋轉變形。得到固定坐標系下任意一點的加速度，基于連續(xù)介質(zhì)力學分析方法，在浮動坐標系下建立彈性體的動量和動量矩守恒方程，聯(lián)立得到變轉速離心環(huán)境中的廣義彈性體的動力學方程，給出浮動坐標系下含力偶的邊界條件，利用虛功原理建立變轉速離心環(huán)境中廣義彈性體的有限