【摘 要】
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在操作类软体机器人工程应用背景中,出现了一类柔性梁的大区域接触碰撞问题。该类接触问题不符合现有柔性梁—梁接触模型中的刚性截面假设与接触区域单点或曲线假设。论文基
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在操作类软体机器人工程应用背景中,出现了一类柔性梁的大区域接触碰撞问题。该类接触问题不符合现有柔性梁—梁接触模型中的刚性截面假设与接触区域单点或曲线假设。论文基于绝对节点坐标法,结合罚函数法与最小距离准则,建立了一种柔性梁—梁的面—面碰撞动力学模型,解决了柔性梁的大区域接触碰撞问题。首先,采用绝对节点坐标法中的高阶梁单元对柔性梁进行建模,释放了柔性梁的刚性截面假设,推导了高阶梁单元的质量矩阵、线弹性刚度矩阵、超弹性刚度矩阵以及广义外力;并通过算例验证了高阶梁单元捕获柔性梁截面翘曲变形的能力。其次,提出了基于柔性梁—梁表面的最小距离准则与接触区域检测算法,释放了接触区域单点或曲线假设,结合罚函数法建立了柔性梁—梁的面—面接触模型。最后,基于Hunt-Crossley接触力模型建立了柔性梁—梁的面—面碰撞动力学模型;采用该动力学模型模拟了柔性操作臂的包覆行为,并通过与ABAQUS仿真结果进行对比,验证了该模型在处理柔性梁大区域接触碰撞问题时的准确性。
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