【摘 要】
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本文研究了双循环隐式积分算法在求解柔性多体系统动力学含接触约束问题中的应用.以柔性梁在重力场绕转动铰做大范围定轴转动,并与刚性平面发生碰撞为例进行全局动力学建模.无碰阶段,系统动力学方程为常微分方程组；碰撞阶段采用接触约束法建模,接触约束方程与动力学方程构成指标3的微分-代数方程组(DAEs).Shabana等提出了一种基于Newmark法/HHT法的坐标缩并法,称为双循环隐式积分方法(TLISM
【机 构】
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南京理工大学理学院,南京,210094
【出 处】
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第十六届全国非线性振动暨第十三届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议
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本文研究了双循环隐式积分算法在求解柔性多体系统动力学含接触约束问题中的应用.以柔性梁在重力场绕转动铰做大范围定轴转动,并与刚性平面发生碰撞为例进行全局动力学建模.无碰阶段,系统动力学方程为常微分方程组；碰撞阶段采用接触约束法建模,接触约束方程与动力学方程构成指标3的微分-代数方程组(DAEs).Shabana等提出了一种基于Newmark法/HHT法的坐标缩并法,称为双循环隐式积分方法(TLISMNI法).本文在Shabana工作的基础上,引入广义向后差分法对独立坐标进行积分.分别选取基于HHT法,向后差分(BDF)法和广义向后差分(EBDF)法的双循环迭代格式对碰撞阶段进行求解,并将仿真结果与Baumgart法和HHT-α法这两种方法进行对比.结果表明,TLISMNI(HHT/BDF/EBDF)法的速度、加速度违约量级明显小于Baumgart法和HHT-α法.在参数的比较中,相比于TLISMNI(HHT)法和HHT-α法中的自由参数α,Baumgart法的常数δ、ε对响应的影响较大.当e≠0时,δ、ε的取值直接影响系统响应及能量的结果是否合理.同时,δ、ε的引入可能导致加速度约束方程的违约.最后在TLISMNI(HHT)法和HHT-α法中,α的减小会引起计算效率的提高,且可以部分消除碰撞所激发的高频.这种消除是以仿真的系统能量减少为代价.相较于TLISMNI(HHT)法,使用HHT-α法求解时α对高频影响较大.
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