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弹性飞行器飞行动力学建模与刚柔耦合阶次分析
1
作者 安阳 王天舒 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期240-249,共10页
基于虚功率原理与混合坐标法,建立了弹性飞行器的飞行动力学模型。发现了附加在弹性结构上的部件会对飞行器姿轨运动与结构振动产生影响,从而给出了耦合系数与模态质量的修正项。定义了描述弹性变形项保留程度的刚柔耦合阶次,并以由弹... 基于虚功率原理与混合坐标法,建立了弹性飞行器的飞行动力学模型。发现了附加在弹性结构上的部件会对飞行器姿轨运动与结构振动产生影响,从而给出了耦合系数与模态质量的修正项。定义了描述弹性变形项保留程度的刚柔耦合阶次,并以由弹性本体和刚体舵面组成的刚柔耦合多体系统为例,通过对比不同刚柔耦合阶次下动力学模型的时域响应与保守系统的动量计算结果,分析了动力学模型及动量公式中弹性变形项的保留阶次对动力学响应及动量计算精度的影响。揭示了传统模型忽略弹性变形高阶项可能导致的误差水平,为弹性飞行器动力学模型的简化与验证提供了参考。 展开更多
关键词 弹性飞行器 耦合动力学 刚柔耦合阶次 虚功率原理 混合坐标法
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基于虚功率原理的鲹科鱼类波状推进分析 被引量：1
2
作者 黄恺俊 余永亮 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期1439-1450,共12页
自然界中的大多数鱼类通过波状摆动的方式实现推进,这是动态变形的鱼体和周围流体相互作用的结果,研究推进中流体对鱼体变形的响应不仅可以增强对波状推进的认识,还可以为流动控制提供依据.以鲹科模式推进的仿生二维模型为研究对象,通... 自然界中的大多数鱼类通过波状摆动的方式实现推进,这是动态变形的鱼体和周围流体相互作用的结果,研究推进中流体对鱼体变形的响应不仅可以增强对波状推进的认识,还可以为流动控制提供依据.以鲹科模式推进的仿生二维模型为研究对象,通过数值计算获得鱼体波动产生的流场以及鱼体受到的流体力数据.基于虚功率原理,将鱼体受力分解为4部分,分别是鱼体边界变速运动的瞬时贡献、流场中流体旋转和应变速率相对大小的贡献、壁面剪切应力的类摩阻分量和壁面摩阻分量.结果表明,当鱼体波状摆动产生推力时,鱼体边界变速运动是主要的正推力来源,并且该项80%的推力贡献来源于20%的鱼尾部分的边界变速运动.鱼尾两侧边界层中的流体旋转和应变速率的相对大小和壁面摩阻对推力都是负贡献.对于低雷诺数的情况,流体旋转和应变速率的相对大小的负贡献低于壁面摩阻的负贡献,而在高雷诺数的情况下,流体旋转和应变速率的相对大小的负贡献强于壁面摩阻的负贡献.壁面类摩阻分量相对于其他3项总是较小的.结合标度律分析,在摆动推进的标度关系中,与雷诺数无关的推力部分是由边界的变速运动、流场中流体旋转和应变速率共同提供,且流体旋转和应变速率也贡献了摆动推力中与雷诺数有关的部分,而这一部分接近类摩阻和摩阻的一半,同时,类摩阻和摩阻还提供了常阻力分量. 展开更多
关键词 虚功率原理 鲹科模式 波状推进 推力分解
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基于LuGre摩擦模型的两轮自平衡车系统动力学
3
作者 王海明 张欣刚 姚文莉 《山东科技大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第5期108-116,共9页
准确描述轮式机器人系统的运动状态是对其进行轨迹控制的关键,而当驱动轮与地面存在相对滑移或侧滑时,添加非完整约束的动力学描述方法通常会失效。为了得到适用于非结构化环境的轮式机器人动力学模型,本研究以两轮自平衡车为例,为LuGr... 准确描述轮式机器人系统的运动状态是对其进行轨迹控制的关键,而当驱动轮与地面存在相对滑移或侧滑时,添加非完整约束的动力学描述方法通常会失效。为了得到适用于非结构化环境的轮式机器人动力学模型,本研究以两轮自平衡车为例,为LuGre模型添加摩擦力,以描述驱动轮与地面之间的粘滞-滑移效应;基于虚功率原理,建立包含摩擦力的轮式机器人系统动力学方程,并针对不同驱动力及不同工况条件对系统进行了动力学仿真及分析。仿真结果表明:相比于传统的添加非完整约束,基于LuGre摩擦模型的动力学建模方法可以有效侦测到驱动轮与地面的相对滑移及侧滑状态,在真实工况下反映系统动力学行为方面表现出有效性和优越性,为轮式机器人后续的优化设计及轨迹控制提供理论依据。 展开更多
关键词 平衡车 粘滞-滑移 虚功率原理 LuGre摩擦模型 动力学
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考虑铰摩擦的柔性太阳阵展开动力学研究 被引量：2
4
作者 段柳成 李海泉 +1 位作者 刘晓峰 蔡国平 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第6期957-970,共14页
研究了空间漂浮航天器太阳阵展开与锁定过程的刚柔耦合动力学问题.基于Jourdain速度变分原理和单项递推组集方法,建立了太阳阵展开与锁定过程的刚柔耦合多体系统动力学模型,采用虚功率原理推导了铰摩擦对系统动力学方程的贡献.在以上动... 研究了空间漂浮航天器太阳阵展开与锁定过程的刚柔耦合动力学问题.基于Jourdain速度变分原理和单项递推组集方法,建立了太阳阵展开与锁定过程的刚柔耦合多体系统动力学模型,采用虚功率原理推导了铰摩擦对系统动力学方程的贡献.在以上动力学模型中引入3-D鬃毛摩擦模型来研究铰链的摩擦特性对太阳阵展开动力学的影响.所建动力学模型的正确性通过与商业软件ADAMS和NASTRAN的联合仿真对比得到了验证,该模型能够有效地预测太阳阵的展开历程以及航天器姿态的动态行为. 展开更多
关键词 柔性太阳阵 展开动力学 铰摩擦 单向递推组集 虚功率原理
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结构工程能量系统分析
5
作者 李冠磊 丁小艳 《新余高专学报》 2006年第6期80-82,94,共4页
能量原理是解决弹塑性力学问题的一个重要途径,它是有限元法的基础。能量法应用于解决边值工程问题,显示了强大的优越性,极大程度上降低了对工程人员的数学能力要求。能量法并非一门新的横断学科,它渊源于物理学的功能定理。就能量法追... 能量原理是解决弹塑性力学问题的一个重要途径,它是有限元法的基础。能量法应用于解决边值工程问题,显示了强大的优越性,极大程度上降低了对工程人员的数学能力要求。能量法并非一门新的横断学科,它渊源于物理学的功能定理。就能量法追本逐末,对之加以了另类阐述,目的在于希望有限元的学习者基于此能曲径通幽。 展开更多
关键词 虚功原理 最小势能原理 弹塑性力学
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板料成形离散Kirchhoff理论单元模型 被引量：5
6
作者 柳玉启 郭威 +1 位作者 胡平 李运兴 《塑性工程学报》 CAS CSCD 1995年第4期31-39,共9页
本文将离散Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ理论（ＤＫＴ）平板弯曲和薄膜单元的组合模型引入弹塑性有限变形的虚功率增率型原理，采用库仑摩擦定律，建立了适于具有明显弯曲效应的高效率的板料成形有限元数学模型。在此基础上模拟了方盒拉深成形过... 本文将离散Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ理论（ＤＫＴ）平板弯曲和薄膜单元的组合模型引入弹塑性有限变形的虚功率增率型原理，采用库仑摩擦定律，建立了适于具有明显弯曲效应的高效率的板料成形有限元数学模型。在此基础上模拟了方盒拉深成形过程，并与实验结果进行了比较，证明了该模型的有效性。 展开更多
关键词 DKT单元 有限元 数值模拟 板材 成形
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