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

1、隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人類針對(duì)太空的探索也逐漸深入，空間站上的主要構(gòu)件因?yàn)榫S護(hù)成本以及運(yùn)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?yàn)槭艿讲痪鶆颉⒅芷谛缘奶?yáng)光輻射影響，上下表面會(huì)產(chǎn)生較大的溫差從而引起較大的熱彈性變形。目前針對(duì)剛-柔-熱三者耦合的動(dòng)力學(xué)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(dòng)力學(xué)模型。此外，隨著復(fù)合材料在空間站中的使用越來(lái)

2、越廣泛，有必要將大變形板結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)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(duì)大變形薄板結(jié)構(gòu)多體系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)建模開(kāi)展研究?；贙irchhoff假設(shè)，利用絕對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)法，從格林應(yīng)變和曲率與絕對(duì)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(dòng)力學(xué)變分方程，在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)了廣義彈性力陣對(duì)廣義坐標(biāo)的導(dǎo)數(shù)陣。
　　為了考慮剛體姿態(tài)運(yùn)動(dòng)、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(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)之間的關(guān)系式，引入系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)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(dòng)力學(xué)方程。為了有效地提高計(jì)算效率，將改進(jìn)的中心差分法和廣義-?法相結(jié)合，求解熱傳導(dǎo)方程和動(dòng)力學(xué)方程，差分后的方程通過(guò)牛頓迭代法耦合求解。對(duì)剛-柔耦合和剛-柔-熱三者耦合兩種模型的仿真結(jié)果進(jìn)行比較表明，剛體運(yùn)動(dòng)對(duì)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(xiàng)，因此也考慮