【摘 要】
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在柔性多体系统动力学中,传统的浮动坐标系方法通常使用含有小变形假设的线性有限元法或假设模态法来离散化柔性体,因此无法精确地描述柔性体的大变形。本文在传统的浮动坐标系方法基础上,通过采用绝对节点坐标单元离散柔性体来研究柔性梁多体系统的大变形问题。对在平面内做大范围旋转运动的中心刚体-柔性悬臂梁系统的刚-柔耦合建模理论进行了研究,基于节点坐标的浮动坐标系方法推导出系统的刚-柔耦合动力学方程。该方法同时
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目(11772158):含主动约束层阻尼柔性机器人大变形动力学建模和实验研究; 国家自然科学基金青年基金项目(11502113):基于刚柔-机电耦合的主动约束层阻尼柔性机器人动力学建模与振动控制研究
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在柔性多体系统动力学中,传统的浮动坐标系方法通常使用含有小变形假设的线性有限元法或假设模态法来离散化柔性体,因此无法精确地描述柔性体的大变形。本文在传统的浮动坐标系方法基础上,通过采用绝对节点坐标单元离散柔性体来研究柔性梁多体系统的大变形问题。对在平面内做大范围旋转运动的中心刚体-柔性悬臂梁系统的刚-柔耦合建模理论进行了研究,基于节点坐标的浮动坐标系方法推导出系统的刚-柔耦合动力学方程。该方法同时具有浮动坐标系方法和绝对节点坐标法的优点,既可以分离系统的大范围刚体运动和柔性体的弹性变形运动,又可以精确地描述大转动与大变形间的相互耦合作用。通过两个仿真算例,比较了该方法与绝对节点坐标法、高次刚柔耦合模型之间的差异,验证了该方法在处理大变形问题时的正确性。将基于节点坐标的浮动坐标系方法推广到链式柔性机械臂系统的建模理论中,将柔性铰简化为线性扭转弹簧-阻尼模型并考虑其质量,使用D-H法建立各柔性杆上的浮动坐标系,采用在浮动坐标系下的绝对节点坐标单元描述各柔性杆的弹性变形,运用递推拉格朗日方法程式化地推导出链式柔性机械臂系统的刚-柔耦合动力学方程,在整个建模过程中,没有使用任何小变形假设。在此基础上编写了通用的链式柔性机械臂系统动力学仿真软件,并通过仿真算例验证了动力学模型的正确性。
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