考虑曲率纵向变形效应的大变形柔性梁刚柔耦合动力学建模与仿真

摘要：

对在平面内做大范围转动的中心刚体柔性梁系统的动力学进行了研究，建立了考虑大变形效应的系统刚柔耦合动力学模型，并进行了动力学仿真。该动力学模型不但考虑了柔性梁横向弯曲变形和纵向变形(包含轴向拉伸变形和横向弯曲变形而引起的纵向缩短项)，还考虑了纵向变形对曲率的影响，称为曲率纵向变形效应。在以往的研究中，柔性梁的横向弯曲变形能往往直接使用柔性梁横向弯曲变形来表达，并没有考虑纵向变形的影响。为了考虑柔性梁纵向变形对横向弯曲变形能的影响，在浮动坐标系下使用柔性梁参数方程形式的精确曲率公式来计算柔性梁的弯曲变形能。在此基础上建立了基于浮动坐标系的考虑曲率纵向变形效应的刚耦合动力学模型。论文给出了数值仿真算例，验证了本文所建的动力学模型既能适用于柔性梁的小变形问题，又能适用于大变形问题，且较现有高次刚柔耦合动力学模型更加适用于大变形问题的处理。论文还通过与能处理柔性梁大变形问题的绝对节点坐标法的比较，验证了模型的正确性。

关键词：柔性梁、刚柔耦合、动力学、大变形、曲率纵向变形效应

所属期刊栏目：48

分类号：O313.7(理论力学（一般力学）)

资助基金：国家自然科学基金11272155，11132007;江苏省“333工程”BRA2011172;中央高校基本科研业务专项资金30920130112009

在线出版日期：2016-06-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：692-701