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开放式多体系统动力学仿真算法软件研发(Ⅱ)DAEs求解算法对比 被引量：10
1
作者 阚子云 彭海军 +1 位作者 陈飙松 钟万勰 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期707-715,721,共10页
研究求解微分-代数方程组(DAEs)的高效率、高精度和高稳定性数值积分方法一直是多体系统动力学领域的热点问题之一。本文将求解结构动力学方程的Bathe数值积分策略应用于DAEs的求解,并基于SiPESC平台开发了开放式多体系统动力学仿真算... 研究求解微分-代数方程组(DAEs)的高效率、高精度和高稳定性数值积分方法一直是多体系统动力学领域的热点问题之一。本文将求解结构动力学方程的Bathe数值积分策略应用于DAEs的求解,并基于SiPESC平台开发了开放式多体系统动力学仿真算法软件,综合比较研究了Newmark法、HHT-I3法、Generalizedα方法、Bathe方法和祖冲之类Symplectic方法。通过复摆、刚-柔耦合双摆和对称陀螺三个数值算例研究了算法参数与数值阻尼的关系。数值实验表明,Newmark方法在特定参数下引入的数值阻尼通常不可控,HHT-I3方法、Generalizedα方法和Bathe方法通过选择特定步长和参数可引入可控的数值阻尼,祖冲之类Symplectic方法无数值阻尼。在求解真实高频和低频耦合问题以及高速旋转的陀螺问题时,采用祖冲之类Symplectic方法或者无耗散的Newmar方法能够对系统的高频成分进行准确模拟。 展开更多
关键词 多体动力学 微分-代数方程组(DAEs) 数值积分算法 算法比较
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考虑弹簧阻尼作动器解析雅可比矩阵的多刚体动力学分析 被引量：4
2
作者 阚子云 彭海军 陈飙松 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第5期1103-1114,共12页
弹簧-阻尼-作动器(spring-damper-actuator,SDA)是多体系统中常见的力元,在工程领域中有着广泛的应用.采用绝对坐标方法建立的多体系统动力学控制方程通常是复杂的非线性微分-代数方程组.为了保证数值解的精度和稳定性,通常需要采用隐... 弹簧-阻尼-作动器(spring-damper-actuator,SDA)是多体系统中常见的力元,在工程领域中有着广泛的应用.采用绝对坐标方法建立的多体系统动力学控制方程通常是复杂的非线性微分-代数方程组.为了保证数值解的精度和稳定性,通常需要采用隐式算法求解动力学方程,而雅可比矩阵的计算在隐式数值求解过程中至关重要.对于含有SDA的多体系统,SDA造成的附加雅可比矩阵是与广义坐标和广义速度相关的高度非线性函数.目前的很多研究工作专注于广义力向量的计算,然而对附加雅克比矩阵的计算则少有关注.针对含SDA的多刚体系统进行动力学分析,首先基于Newmark算法研究其在动力学方程求解中的雅可比矩阵的构成形式;然后推导SDA的广义力向量对应的附加雅可比矩阵,其中包括广义力向量对广义坐标和对广义速度的偏导数矩阵.最后通过两个数值算例研究附加雅可比矩阵对动力学分析收敛性的影响;数值分析表明:当SDA的刚度、阻尼和作动力数值较大时,SDA导致的附加雅可比矩阵对数值解的收敛性有重要影响;当考虑SDA对应的附加雅可比矩阵时,动力学分析可以以较少的迭代步实现收敛,从而减少分析时间. 展开更多
关键词 弹簧阻尼作动器 雅可比矩阵 多体系统 隐式算法 张拉整体结构
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开放式多体系统动力学仿真算法软件研发(Ⅰ)DAEs求解算法构架设计 被引量：2
3
作者 彭海军 阚子云 +1 位作者 陈飙松 钟万勰 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期579-586,共8页
基于开放式工程与科学计算集成化软件平台SiPESC,研发了用于多体系统动力学时程分析的一类通用求解算法构架。该构架的核心思想是算法与数据相分离,整个构架由五个基本类及子类组成。本文重点阐述基本类的抽象过程,利用插件技术设计求... 基于开放式工程与科学计算集成化软件平台SiPESC,研发了用于多体系统动力学时程分析的一类通用求解算法构架。该构架的核心思想是算法与数据相分离,整个构架由五个基本类及子类组成。本文重点阐述基本类的抽象过程,利用插件技术设计求解器的构架,进一步应用该构架实现了Newmark方法,HHT(HilberHughes-Taylor)方法,Generalizedα方法,Bathe方法及祖冲之类Symplectic方法等微分-代数方程组(DAEs)求解器的开发。研究工作表明,本文所提出的DAEs求解算法构架对多体系统动力学的时程分析具有良好的开放性和通用性,可方便进行各种新的DAEs求解算法的动态扩展。 展开更多
关键词 多体动力学 微分-代数方程组(DAEs) 算法构架 软件设计
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基于张拉整体结构的连续型弯曲机械臂设计与研究 被引量：10
4
作者 李冰玉 阚子云 +2 位作者 彭海军 周文雅 吴志刚 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期686-696,共11页
为实现对目标物体的缠绕捕获,利用张拉整体结构质量轻、变形大等特点,提出一种基于张拉整体结构的连续型机械臂的设计.本文首先设计连续型机械臂的结构,建立其力学模型.通过准静态和动态分析,对不同驱动形式下的连续型机械臂运动进行仿... 为实现对目标物体的缠绕捕获,利用张拉整体结构质量轻、变形大等特点,提出一种基于张拉整体结构的连续型机械臂的设计.本文首先设计连续型机械臂的结构,建立其力学模型.通过准静态和动态分析,对不同驱动形式下的连续型机械臂运动进行仿真,并在实验平台上验证所建力学模型的准确性,最后分析了其工作空间及奇异位姿.实验结果表明本文设计的连续型机械臂可以实现弯曲缠绕变形,满足对不同大小物体进行缠绕捕获的需求. 展开更多
关键词 张拉整体结构 连续型机械臂 力学模型 弯曲缠绕变形 工作空间分析
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