考慮幾何非線性和熱效應(yīng)的柔性多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué).pdf

1、本文對考慮幾何非線性和熱效應(yīng)影響的柔性多體系統(tǒng)的剛-柔耦合動(dòng)力學(xué)建模理論進(jìn)行研究?；诜蔷€性彈性理論,建立了平面梁的熱傳導(dǎo)方程和旋轉(zhuǎn)剛體-梁系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程,在此基礎(chǔ)上將考慮熱效應(yīng)的剛?cè)狁詈辖＠碚撏茝V到柔性多體系統(tǒng),研究了熱效應(yīng)對柔性多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)性態(tài)的影響。主要內(nèi)容為以下幾個(gè)方面:第一章對熱耦合動(dòng)力學(xué)和剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)的研究進(jìn)行了回顧,提出了本文的研究目標(biāo)。第二章首先從精確的應(yīng)變-位移關(guān)系式出發(fā),在溫度時(shí)變規(guī)律已知的情況下用虛功原理和

2、有限單元法建立了旋轉(zhuǎn)剛體-梁系統(tǒng)的剛-柔耦合動(dòng)力學(xué)方程。由于考慮了剛度陣的高次變形項(xiàng),既適用于小變形問題,又適用于大變形問題。通過將非線性剛度陣的各元素表示為常值陣和變形坐標(biāo)陣的乘積,避免了重復(fù)的符號積分運(yùn)算,提高計(jì)算效率。通過對重力柔性擺的數(shù)值仿真驗(yàn)證了本文提出的幾何非線性模型的正確性和有效性,然后對旋轉(zhuǎn)剛體-簡支梁系統(tǒng)進(jìn)行了仿真計(jì)算,研究了在環(huán)境溫度和旋轉(zhuǎn)剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變化的情況下,幾何非線性項(xiàng)對剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)特性的影響,并且用頻譜分

3、析方法對溫度場中旋轉(zhuǎn)剛體-簡支梁系統(tǒng)的頻域特性進(jìn)行分析,揭示溫度升高引起的軟化效應(yīng)。在此基礎(chǔ)上,用變分原理建立了平面梁的熱傳導(dǎo)方程和旋轉(zhuǎn)剛體-梁系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程,對溫度﹑彈性變形和剛體運(yùn)動(dòng)變量聯(lián)合求解。對熱流作用下的旋轉(zhuǎn)剛體-懸臂梁系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,研究橫向溫度梯度對彈性變形和剛體轉(zhuǎn)動(dòng)的影響,以及在大變形情況下的幾何非線性效應(yīng)。第三章將考慮熱效應(yīng)的剛-柔耦合動(dòng)力學(xué)建模理論推廣到柔性多體系統(tǒng)。首先用虛功原理推導(dǎo)了單個(gè)柔性梁的動(dòng)力學(xué)變分方程