理论教育 含柔性构件传动机构多体动力学建模优化

含柔性构件传动机构多体动力学建模优化

时间:2023-06-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:由于工作环境的复杂性、工作性能的要求以及构件的转动副间隙等因素,柔性多体系统在运行中很可能会跟自身或其周围环境发生接触碰撞,而接触碰撞会引起柔性多体系统的动力学特性发生巨大变化,激发柔性体的高阶模态,影响系统的运行稳定性和精度。连杆为柔性体,不计连杆的剪切和扭转效应。

含柔性构件传动机构多体动力学建模优化

柔性多体系统动力学的刚柔耦合问题不但是航天机器人、机床等工程领域中的关键技术难题,也是当今力学理论领域普遍关注的热点问题。由于工作环境的复杂性、工作性能的要求以及构件的转动副间隙等因素,柔性多体系统在运行中很可能会跟自身或其周围环境发生接触碰撞,而接触碰撞会引起柔性多体系统的动力学特性发生巨大变化,激发柔性体的高阶模态,影响系统的运行稳定性和精度。接触碰撞过程具有强非线性、高度耦合、数值计算困难等复杂特性,使得对柔性多体系统接触碰撞问题的研究具有很大难度。

解决柔性多体系统接触碰撞动力学问题的关键在于建立准确的刚柔耦合动力学模型和对接触碰撞过程的正确处理,然后在此基础上找到高效稳定的求解方法。根据对接触碰撞过程假设条件的不同可以将多体系统接触碰撞动力学建模方法分为冲量-动量法、连续接触力法、接触约束法等几类。由于上述几种方法各有优势和局限性,目前国内外学者在柔性多体系统接触碰撞动力学建模方面还没有形成统一的意见。尽管对于刚体和结构的接触碰撞问题已进行了较长时间的研究,但对于实际工程应用中的含柔性构件多体系统接触碰撞问题研究尚显得相对薄弱,这是一个在本质上含有时间和空间的多尺度、强非线性、高度耦合、非连续和非光滑的动力学问题。因此,本章针对高速重载机械压力机传动机构含柔性构件多体系统动力学建模问题开展深入研究,以求得到更为准确的传动机构动力学分析模型来描述高速重载机械压力机动力学行为。在传动机构动力学建模之前,有必要提出如下基本假设条件:

(1)材料均匀、各向同性,本构关系满足胡克定律,即材料处于线弹性阶段。(www.daowen.com)

(2)连杆为柔性体,不计连杆的剪切和扭转效应。

(3)连杆的变形和应变为小变形、小应变。

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