大變形薄板結(jié)構(gòu)多體系統(tǒng)剛-柔耦合動力學建模分析.pdf

1、隨著科學技術(shù)的不斷進步，人類針對太空的探索也逐漸深入，空間站上的主要構(gòu)件因為維護成本以及運輸成本的限制，所采用的柔性附件逐漸向大型，薄壁以及輕質(zhì)的方向發(fā)展。而空間站上的柔性附件因為受到不均勻、周期性的太陽光輻射影響，上下表面會產(chǎn)生較大的溫差從而引起較大的熱彈性變形。目前針對剛-柔-熱三者耦合的動力學研究一般都基于線彈性理論，僅適用于小變形模型，有必要建立大變形多體系統(tǒng)的剛-柔-熱三者耦合動力學模型。此外，隨著復(fù)合材料在空間站中的使用越來

2、越廣泛，有必要將大變形板結(jié)構(gòu)的動力學建模研究推廣到復(fù)合材料板結(jié)構(gòu)多體系統(tǒng)。
　　本文主要對大變形薄板結(jié)構(gòu)多體系統(tǒng)的動力學建模開展研究?；贙irchhoff假設(shè)，利用絕對節(jié)點坐標法，從格林應(yīng)變和曲率與絕對位移的非線性關(guān)系式出發(fā)，推導(dǎo)了非線性廣義彈性力陣，建立了大變形同性矩形薄板的有限元離散的動力學變分方程，在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)了廣義彈性力陣對廣義坐標的導(dǎo)數(shù)陣。
　　為了考慮剛體姿態(tài)運動、彈性變形和溫度變化的相互耦合作用，推導(dǎo)了熱流

3、密度與絕對節(jié)點坐標之間的關(guān)系式，引入系統(tǒng)的運動學約束方程，建立了中心剛體-矩形板多體系統(tǒng)的考慮剛-柔-熱耦合的熱傳導(dǎo)方程和帶拉格朗日乘子的第一類拉格朗日動力學方程。為了有效地提高計算效率，將改進的中心差分法和廣義-?法相結(jié)合，求解熱傳導(dǎo)方程和動力學方程，差分后的方程通過牛頓迭代法耦合求解。對剛-柔耦合和剛-柔-熱三者耦合兩種模型的仿真結(jié)果進行比較表明，剛體運動對溫度梯度和熱變形的影響顯著。此外，本文建模方法考慮了幾何非線性項，因此也考慮