含柔性构件的机器由于其质量轻、可变形等突出特点,能在复杂条件下完成传统机器不能胜任的任务。薄壁梁作为一种常见的柔性构件,被广泛应用于不同领域的机械结构中。能够针对薄壁梁提出一种满足计算精度需求,同时占用较少计算资源的单元具有重要的工程意义。本文为解决不同截面形状的细长薄壁梁在大转动和大变形条件下的数值仿真问题,在绝对节点坐标方法框架下,提出了一种构建薄壁梁单元的新方法。主要工作如下:1.基于绝对节点坐标方法中的缩减参数轴线梁单元,并采用拉格朗日插值函数,构建立了一种新的薄壁梁单元。引入Kirchhoff薄板假设,考虑单元的几何非线性,从薄壁梁的Green-Lagrange应变关系式出发推导了以节点坐标表达的单元应变能。然后利用拉格朗日方程,推得了薄壁梁单元的动力学平衡方程。2.使用MATLAB软件编写了有限元程序,分别计算了矩形和L形截面薄壁梁在几种典型荷载下的变形和应力分布情况。由于绝对节点坐标法自身的性质,动力学方程中的单元刚度矩阵必定是包含节点坐标的函数,需求解的动力学方程为非线性方程。为保证得到收敛结果,采用隐式算法编写计算程序迭代求解。3.借助ABAQUS商业有限元软件中的S4R板壳单元,验证了所提出单元的准确性,同时阐述了所提出单元的力学仿真性能。本文提出的薄壁梁单元的主要特点:(1)可以描述大变形梁横截面的畸变;(2)针对薄壁梁所受的载荷类型,可以选择合适的拉格朗日插值阶数,从而用较少的单元数给出满足精度的计算结果。