计及应力刚化效应的空间大运动曲梁动力学建模与分析

张建书， 芮筱亭， 陈刚利

(南京理工大学 发射动力学研究所，南京　210094)



计及应力刚化效应的空间大运动曲梁动力学建模与分析

张建书， 芮筱亭， 陈刚利

(南京理工大学 发射动力学研究所，南京210094)

摘要：从连续介质力学非线性位移-应变关系出发，导出计入应力刚化效应的空间柔性梁变形能表达式。利用浮动框架有限元方法和哈密顿变分原理推导了满足小变形假设的空间曲梁的一般运动动力学方程，并利用模态缩减法对动力学方程进行了维数降阶。所推导的动力学方程可用于高速旋转一般运动空间柔性曲梁动力学问题的求解。通过数值仿真讨论了应力刚化效应对大范围运动小变形空间柔性曲梁动力学特性的影响，并与ADAMS软件和ABAQUS软件的仿真结果进行了对比，指出了ADAMS软件在高速旋转柔性多体系统数值计算方面的一些缺陷。所提出的计及应力刚化效应的空间曲梁动力学建模方法为高速旋转一般运动柔性多体系统动力学建模和分析提供了参考。

关键词：空间曲梁；浮动框架有限元方法；高速旋转；应力刚化

从描述柔性体的位移和变形的策略这一角度来看的话，可以将当前较为流行的柔性多体系统动力学方法分为两大类：相对节点坐标描述方法和绝对节点坐标描述方法[1-2]。相对节点坐标法用描述柔性构件大范围运动浮动框架的刚体坐标与描述柔性体相对于浮动框架的位置坐标和变形坐标来描述柔性体在全局惯性系中的运动。……