基于ALE-ANCF方法的卷曲展开机构动力学建模与分析

作     者：黄斐 袁婷婷 刘锦阳 HUANG Fei;YUAN Tingting;LIU Jinyang

作者机构：上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240 广西大学土木建筑工程学院南宁530004 

基　　金：国家自然科学基金(12272221,11932001) 国家自然科学基金国际合作项目(12311530038) 

出 版 物：《振动与冲击》 (Journal of Vibration and Shock)

年 卷 期：2025年第44卷第2期

页      码：131-142页

摘      要：针对含复杂的多区域接触的卷曲展开机构,该研究将其简化为带刚性转盘的变长度柔性构件,建立多体系统动力学模型,以实现高效仿真。首先,基于任意拉格朗日-欧拉描述的绝对节点坐标法对变长度梁进行建模;然后,将复杂接触问题简化为移动边界的约束关系,给出一种增删节点处理方法,有效解决了单元长度变化引起的奇异和精度问题,在此基础上建立了刚-柔耦合多体系统的动力学模型,用隐式算法实现了动力学方程的数值求解。通过滑绳和动滑轮算例验证了建模方法的有效性;最后,建立了卷曲机构充气展开系统的简化动力学模型,该模型采用任意拉格朗日-欧拉法移动网格实时跟踪卷曲机构的位置,精准捕捉移动边界点,从而高效确定接触行为。分析了气压力与黏附力对展开动力学特性的影响,通过控制黏附力分布,实现了卷曲机构的匀速展开,对工程实际具有参考价值。

主 题 词：变长度梁 任意拉格朗日-欧拉描述的绝对节点坐标法 卷曲展开机构 动力学建模 移动边界约束方程 

学科分类：080202[080202] 08[工学] 0804[工学-材料学] 0802[工学-机械学] 081101[081101] 080101[080101] 0811[工学-水利类] 081102[081102] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.13465/j.cnki.jvs.2025.02.014

馆 藏 号：203156530...