柔性梁桿結(jié)構(gòu)多次碰撞瞬態(tài)響應(yīng)動(dòng)態(tài)子結(jié)構(gòu)方法的研究.pdf_第1頁
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1、柔性結(jié)構(gòu)的碰撞問題具有廣泛的工程背景和重要的理論意義。由于結(jié)構(gòu)的柔性特征,柔性結(jié)構(gòu)的碰撞往往導(dǎo)致多次碰撞現(xiàn)象的出現(xiàn)。在柔性結(jié)構(gòu)的多次碰撞過程中,碰撞瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)不僅涉及到每一個(gè)柔性結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)、局部接觸變形和整體變形響應(yīng),而且涉及碰撞激發(fā)的柔性波在每一個(gè)柔性結(jié)構(gòu)中的傳播效應(yīng)以及柔性波在柔性結(jié)構(gòu)接觸區(qū)域的相互作用,還涉及到柔性體之間出現(xiàn)的轉(zhuǎn)換形式不盡相同的能量轉(zhuǎn)換。因此,柔性體之間的多次碰撞問題不僅難以像剛體碰撞動(dòng)力學(xué)那樣,采用運(yùn)動(dòng)方程加

2、上恢復(fù)系數(shù)的方式來描述碰撞行為,而且在理論分析和數(shù)值計(jì)算上,比起剛性體與柔性體的碰撞問題,也要困難的多。
  本文針對(duì)工程中常見的桿-桿、梁-桿和變截面梁-柔性支撐等典型碰撞問題,提出了研究多柔性體間碰撞響應(yīng)的動(dòng)態(tài)子結(jié)構(gòu)方法,主要研究工作和成果包括:
  (1)針對(duì)多柔性體之間的多次碰撞問題,推導(dǎo)了模態(tài)坐標(biāo)下的柔性體碰撞動(dòng)力學(xué)方程,建立柔性體-柔性體多次碰撞動(dòng)力學(xué)動(dòng)態(tài)子結(jié)構(gòu)方法的基本理論,提出了可以計(jì)算柔性體-柔性體多次碰撞

3、響應(yīng)以及碰撞瞬態(tài)波傳播的動(dòng)態(tài)子結(jié)構(gòu)方法。
  (2)針對(duì)子結(jié)構(gòu)群共用碰撞點(diǎn)和單子結(jié)構(gòu)內(nèi)出現(xiàn)多點(diǎn)碰撞的情況,提出了考慮碰撞接觸瞬態(tài)效應(yīng)相互干涉的添加刪除接觸約束的方法,保證了動(dòng)態(tài)子結(jié)構(gòu)方法在多柔性體碰撞接觸問題中的有效應(yīng)用。
  (3)運(yùn)用動(dòng)態(tài)子結(jié)構(gòu)方法研究了柔性體-柔性體多次碰撞瞬態(tài)波的傳播,通過與理論解和三維動(dòng)力有限元解的對(duì)比,證明了該方法研究多次碰撞瞬態(tài)波傳播的收斂性和有效性。具體研究了桿-桿、梁-桿、變截面梁-柔性支撐

4、、多個(gè)梁桿和原子力顯微鏡微懸臂-探針與樣品的多次碰撞瞬態(tài)波的傳播。
  (4)提出了考慮微/納米尺度下柔性體表面效應(yīng)的動(dòng)態(tài)子結(jié)構(gòu)方法,并應(yīng)用其研究了輕敲模式下原子力顯微鏡微懸臂-探針與樣品表面的多次碰撞問題,采用吸附接觸模型模擬探針與樣品的碰撞接觸約束,正確求解了多次碰撞響應(yīng)、碰撞瞬態(tài)波在微/納米結(jié)構(gòu)內(nèi)的傳播以及次碰撞現(xiàn)象,表明動(dòng)態(tài)子結(jié)構(gòu)方法可以合理、有效地分析輕敲模式下原子力顯微鏡微懸臂-探針與樣品表面的多次碰撞問題。
 

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