摘要：针对柔性多体系统碰撞问题的特点,提出了柔性多体系统碰撞问题的多变量方法.在未碰撞阶段和分离后的阶段,多变量方法考虑了物体大范围运动与变形的耦合.在碰撞阶段,考虑非碰撞区域的变形,对非碰撞区域用浮动参考系方法求解,对发生碰撞的局部区域用非线性有限元方法求解.非碰撞区域采用浮动基位形坐标和柔性体相对浮动基的变形模态坐标描述,大大减缩了变量的维数,提高了计算效率.碰撞局部区域采用非线性有限元节点坐标描述,可以得到碰撞局部区域高精度的应力、应变响应,而且可以反映碰撞局部区域的大变形、塑性等非线性响应.该方法既能体现碰撞对系统大范围运动和长期动力学仿真的影响,又能精确反映出碰撞发生的微小时间段内物体碰撞局部区域的应力、应变响应,表现出碰撞过程中物体接触区域的演化历程.介绍了两杆正碰撞与铅垂面内双摆撞击自由圆盘的算例,设计了两柔性杆正碰撞实验,多变量方法的数值仿真结果与实验测量结果很好地吻合.

摘要：为了考察柔性多体特征对航天器分离姿态的影响,提出同时考虑太阳翼和分离舱的柔性,采用分离动力学及刚柔耦合动力学分析方法,建立航天器柔性多体动力学模型,通过航天器柔性多体分离动力学分析,解决了太阳翼和分离舱柔性特征对航天器分离姿态的影响问题,利用优化分析方法对航天器分离多参数影响进行了优化分析,得出了航天器分离姿态的极限情况,分析结果为弹簧分离机构的优化设计和分离安全性设计提供了理论参考,同时对空间站、载人航天、探月工程等国家重大项目的开展奠定了基础。

摘要：斜拉索式柔性天线是一种大跨距、多柔体结构,具有刚度小、自振频率低特点,在随机风作用下容易产生涡激大幅共振现象。在考虑拉索的垂度效应的基础上,采用涡激振动理论分析斜拉索式柔性天线在随机风载荷作用下的涡激振动。基于正弦力模型及自回归模型(AR)法,对涡激力进行模拟,并采用疲劳累积损伤原理和雨流法对结构进行疲劳寿命分析,计算出斜拉索式柔性天线的极限寿命。结果表明,斜拉索式柔性天线容易发生低风速下的高阶涡激共振,斜拉索式柔性天线满足设计寿命。

摘要：由于风力机叶片所受风力来流的随机性和风力机结构的复杂性,大型风力机在随机风载荷下的动力学行为分析一直是风电行业急需解决的难题之一。利用MATLAB/Simulink对随机风速进行了模拟,通过柔性多体动力学方法建立了符合实际的风力机叶片/机舱/塔架耦合动力学方程。在随机风载荷下对目前国内1.5 MW主流风力机的叶片、塔架的动力学行为进行了实例分析,得到了10 min时序随机风载下的叶片挥舞位移、速度历程和塔架的位移、速度历程。分析结果表明,在随机风载下,风力机启动时叶片、塔架振动较为剧烈,随时间的增加叶片、塔架振动幅度逐渐减小,振动速度也呈减小趋势。该研究结果为我国风力机设计理论的完善和工程实践奠定了一定的基础。

摘要：针对基于商业软件建模存在的接口不开放、求解效率低、功能不完备等问题,文章提出了一种空间站在轨组装过程系统级柔性多体动力学建模方法。所建立的动力学方程包含舱体大范围刚体运动、太阳翼振动、机械臂臂杆振动、关节动力学特性等关键影响因素,适用于任意开链式树形拓扑结构。典型算例的计算结果表明:文章所给出的数学模型仿真精度与商业软件基本一致,且文章的方法具有模型自主、开放、可移植、效率高等优势,便于与其他分系统模型联合形成高效率仿真系统,完成舱段转位、舱外货物搬运等各类在轨操控过程的仿真分析任务。