機械系統(tǒng)剛-柔-液耦合多體動力學遞推建模研究.pdf

1、南京航空航天大學博士學位論文機械系統(tǒng)剛--柔--液耦合多體動力學遞推建模研究姓名：孫宏麗申請學位級別：博士專業(yè)：機械電子工程指導教師：吳洪濤2011-06機械系統(tǒng)剛一柔．液耦合多體動力學遞推建模研究A b S t r a C tw i t l Im ed e V e l o p m e n to ft e c l l I l o l o 酗m e r c a r el 哪en u m b e r So fr i 百d - n e x i

2、 b l e —l i q u e dc o u p l i n gm u l t 岫d y s 弘t e m i I l t l l ef i e l do f 勰r 0 S p a c e ，v e l l i c l e sa I l dr o b o t ．1 bs o l V e 也e s ek i I l d So f p r o b l e m s ，廿l es p a t i a Jo p e m I o ra l g

3、e b m Ⅱ1 e o r y o fr i 百d ·n e x i b l e c o u l p i I l ga n dc o n s i d e 血gs m a l la I I 】【p l i t u d e l i q u i ds l o s h i I l gm u l t i b o d y s y s t e ma r e d e d u c e d 笛w e l l 硒t l l es o l 、r i

4、 n gm e m o d o f 舢1 6 b o d y s y s t e md y n a I l l i c sb a s e do nh l t e r v a l 觚m m e t i ci s o b t a i n e d ．T h e m a i nc o n t e n t o f t l l i st 1 1 e s i si n c l u d ef i v ca S p e c t s ：( 1 ) T bm

5、 e e tm ed e m a n do fi m p r o V m gc a l c u l a t e V e l o c i t ) ，a I l dp r e c i s i o nd l 血g Ⅱl ed e V e l 叩m e n tp r o c e s s o fm u l t i b o d ys y s t e md ) ，I l 鋤i c s ，t l l e s p a t i a l o p e r a

6、t o r a l g e b m 也e o r y ' “eG r o u p s a r I dL i ea l g e b r a j cm e m o d a n d t 1 1 e r e c u r s i V eH 鋤i l t o nd y n a I l l i c se q u a t i o n sw h i c h a r em o s ti m p o r t a n to fD 0 )t i n l

7、e sd ) ，l l a 刪c sc o n l p u t a t i o n a le m c i e n c y a r es u ㈣z e d ．M e 鋤池l e ，t 1 1 ed y n 刪c s o f r o d l i I l l ( a g e si sd c d u c e d b yn m l t i b o d y s y s t e m d y n 剎c s m e t l l o d d c s c 石

8、b e d b yf h l l yc a n e s i 眥c o o r d i I l a t e ．( 2 ) 1 1 1 ed y n 鋤i c s o fn e x i b l em u l t i b o d ys y s t e m i ss t l l d i e d ．F i r S t l y ，m ef l e x i b l eo b j e c ti s 仃e a t e d 硒a p p r o x i I

9、 r 瞰er i 西do b j e c t ，廿l eM 抽e m a t i c a l m o d e l i I l gf o rm i sa p p r o x i I I 】m er i 舀do b j e c ti s f o u n d e d b yt 1 1 e f - m i t e s e g m e n tm e m o d a n dm en e x i b l e 刪l t i l ) o d y s y

10、S t e mi s d ) m a I I l i c a l a n a l y z e db ys p a t i a l叩e r a t o ra l g e b f am e o r y ．N e x t ，m er i g i d ．f l e 妯1 e c o u p l i I l gm u l t i b o d ys y s t e m 奶，I l a I I l i c s i s I I l o d e l e

11、d ，m c a n w l l i l e ，廿l e 硼m e r i c a lc o d ef o r t l l i ss y s t c mw h i c h i sb 觴e d 0 nM 抽e m 撕c a ls o 腑玳i s 0 b t a 硫d ．F i I l a l l y ，t l l e c a l c u l a t i o n a lp r o c e d u r e i s c o m p a r e

12、db e t 、Ⅳe e n t l l e S p a 廿a l 叩e r a t o r a l g e b r a d y n a I I l i c sm o d e l 虹ga n d 仃a d i t i o nL a g 黜g e m o d e l m g m e m o d b y ac a l c u l a 血gc 舔e ．( 3 ) 1 h ed ) 『I l 鋤i c c h a r a c t e r i s

13、 t i c o f l i q u i d ．f i l l e d t a I l l ( i sr e s e a r c h e db ys p a t i a l0 p e r a t o r a l g e b mt l l e o r y - T h ef o r c ee x p r e s s i o nf o r 廿l et a r l l ( a I l dl i q u i di s 0 _ b t a i n

14、e db y Ⅱ1 em o m e n t l l m t l l e o r e ma I l dn l em o m e n t u mm o m e n tm e o r e m ．1 1 1 e m o d eo fl i q u i d s l o s h i n g i s a c K e V e d b yF i n i t e e l e m e n tm o d a la 1 1 a l y s i s 孤dm e

15、m o d er e s u l t sa r eu t i l i z e d f o rm e r e c u r s i v ed y n a r n i c sm o d e l i I l go fs m a J l 鋤p l i t u d e1 i q u i d s l o s l l i I l gm u l t i b o d ys y s t e mw h i c hi s a c c o m p l i s h

16、e d b ys p a t i a l o p e m t o ra l g e b m Ⅱ1 e 哪T h ed y I l 鋤i cc a l c u l a t i o n a lp r o c e d u r e f o rs m l l a n l p l i t l l d el i q u i ds l o s l l i n gm u l t i b o d ys y S t e m i s a c h i e V e

17、 db yM a t l l e n l a t i c a ls o f l w a r e ．( 4 ) T h es t u d y 嘰t 1 1 ep r o b l e m o fI 眥l 曲o d y s y S t e md y n 鋤i c si s d e d u c e d b y n e r v a lA n Ⅱl I I l e t i c ．B 蕊e do nm eN e w m a r k m e t l l

18、 o da n d m t e n ，a l A r i 廿l n 他t i ct 0 s o l V e l l l e m u l t i b o d ys y s t e md y I l 鋤i c sd i 疵r e 刪a le q u 撕o n s 鋤dt 1 1 e s p a t i a l 0 p e r a t o r a l g e b mm e o 叮m o d e l i I l g 麗t l l u I l d

19、 e r a c t u a t e dj o i n ts y S t e m ．T h e c o r r e s p o n d i n gm H n e r i c a lc o m p u t a t i o n p m g m m i sc o m p i l e d ．T h eS p e c i f i ce x 眥1 p l ei s u S e dt od e m o n S 仃a t e t } l e e f r