考慮幾何非線性和熱效應的柔性多體系統(tǒng)動力學.pdf

1、本文對考慮幾何非線性和熱效應影響的柔性多體系統(tǒng)的剛-柔耦合動力學建模理論進行研究?；诜蔷€性彈性理論,建立了平面梁的熱傳導方程和旋轉(zhuǎn)剛體-梁系統(tǒng)的動力學方程,在此基礎上將考慮熱效應的剛柔耦合建模理論推廣到柔性多體系統(tǒng),研究了熱效應對柔性多體系統(tǒng)動力學性態(tài)的影響。主要內(nèi)容為以下幾個方面:第一章對熱耦合動力學和剛柔耦合動力學的研究進行了回顧,提出了本文的研究目標。第二章首先從精確的應變-位移關系式出發(fā),在溫度時變規(guī)律已知的情況下用虛功原理和

2、有限單元法建立了旋轉(zhuǎn)剛體-梁系統(tǒng)的剛-柔耦合動力學方程。由于考慮了剛度陣的高次變形項,既適用于小變形問題,又適用于大變形問題。通過將非線性剛度陣的各元素表示為常值陣和變形坐標陣的乘積,避免了重復的符號積分運算,提高計算效率。通過對重力柔性擺的數(shù)值仿真驗證了本文提出的幾何非線性模型的正確性和有效性,然后對旋轉(zhuǎn)剛體-簡支梁系統(tǒng)進行了仿真計算,研究了在環(huán)境溫度和旋轉(zhuǎn)剛體轉(zhuǎn)動慣量變化的情況下,幾何非線性項對剛柔耦合動力學特性的影響,并且用頻譜分

3、析方法對溫度場中旋轉(zhuǎn)剛體-簡支梁系統(tǒng)的頻域特性進行分析,揭示溫度升高引起的軟化效應。在此基礎上,用變分原理建立了平面梁的熱傳導方程和旋轉(zhuǎn)剛體-梁系統(tǒng)的動力學方程,對溫度﹑彈性變形和剛體運動變量聯(lián)合求解。對熱流作用下的旋轉(zhuǎn)剛體-懸臂梁系統(tǒng)進行數(shù)值計算,研究橫向溫度梯度對彈性變形和剛體轉(zhuǎn)動的影響,以及在大變形情況下的幾何非線性效應。第三章將考慮熱效應的剛-柔耦合動力學建模理論推廣到柔性多體系統(tǒng)。首先用虛功原理推導了單個柔性梁的動力學變分方程