新版多体系统传递矩阵法相关问题研究

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1、纖南責心犬＃ＮＡＮＪＩＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ博士学位论文新版多体系统传递矩阵法相关问题研究（题名和副题名）张建书（作者姓名）指导教师姓名苗筱亭教授学位类别工学博士学科名称姓研宄方向多体系统动力学２０１７０１论文提交时间．注Ｌ？国际十进分类法ＵＤＣ号注明《》的类。博士学位论文新版多体系统传递矩阵法相关问题研究作者：张建书指导教师：芮筱亭教授南京理工大学２０１７年０１月Ｐｈ．Ｄ．ＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＳｔｕｄｙｏｎｓｏｍｅ

2、ｉｓｓｕｅｓｏｆｔｈｅｎｅｗｖｅｒｓｉｏｎｏｆｔｒａｎｓｆｅｒｍａｔｒｉｘｍｅｔｈｏｄｆｏｒｍｕｌｉｔｂｏｄｙｓｓｔｅｍｓｙＢｙＪｉａｎｓｈｕＺｈａｎｇＳｕｐｅｒｖｉｓｅｄｂＰｒｏ．ＸｉａｏｔｉｎｕｉｙｆｇＲＮａｎｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｊｇｙｇｙＪａｎｕａｒｙ２０１７，声明本学位论文是我在导师的指导下取得的研宄成果，尽我所知，在本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人己经发表或公布过的研宄成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的一材料。

3、与我同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文中作了明确的说明。＂研宂生签名：年ｆ月５日学位论文使用授权声明南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送交并授权其保存、。对于保密论文借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，按保密的有关规定和程序处理。研究生签名：年£月７曰博士学位论文新版多体系统传递矩阵法相关问题研究摘要多体系统传递矩阵法是近二十年来提出并逐步完善的一种多体系统动力学新方法。该方法主要包括适用于线性多体系统动力学的线性多体系统传递矩阵法一般多

4、、适用于体系统动力学的离散时间多体系统传递矩阵法以及将加速度和内力作为状态变量的新版多体系统传递矩阵法。利用多体系统传递矩阵法求解多体系统动力学问题时所涉及的，矩阵阶次与系统的自由度数无关，大大提高了计算效率为复杂多体系统动力学快速优化设计带来了方便。在多体系统离散时间传递矩阵法中，元件输入输出端状态矢量中的状态变量定义为该联接端的位移、角度、内力矩和内力。此时需要将元件的运动学和动力学方程与微分方程数值方法相结合，利用逐步时间积分的策略导出元件输入输出端状态矢量之间的线性关系，即元件的传递方程。２０１２年作者作为主要合作者与导师合作提出新版多体系统传递矩

5、阵法，将存在线性关系的加速度、角加速度、内力和内力矩作为元件输入输出端状态矢量中的状态变量，在推导元件的传递方程时无需进行逐步时间线性化处理，。对于多刚体系统动力学新版多体系统传递矩阵法元件传递方程与系统总传，严格服从牛顿运动定律。递方程是精确的，原理上属于多体系统动力学精确分析方法针对新版多体系统传递矩阵法相关问题，本学位论文详细阐述了新版多体系统传递矩阵法的基本思想和求解策略。利用牛顿运动定律和欧拉转动定理导得了刚体元件，柱铰、滑移铰、球铰等铰元件的传递方程和传递矩阵。利用虚功率原理、浮动坐标法和模态综合法建立了单端输入单端输出大运动小变形柔性体元件的传

6、递方程和传递矩阵。通过引入柔性梁单元坐标系的概念，并对轴向缩短效应在单元坐标系和浮动坐标系中的投影加以区分，导得了计及轴向缩短效应的大运动小变形柔性曲梁的传递方程和传递矩阵。－应变关系通过引入非线性变形，导得了计及应力刚化效应的大运动小变形柔性曲梁的传递方程和传递矩阵，ａｔｉ。基于多体系统树形拓扑描述建立了新版树形多体系统Ｒｉｃｘ一传递矩阵法，进步降低了系统矩阵阶次，提高了多体系统传递矩阵法计算速度和计算稳定性。关键词：多体系统动力学，新版多体系统传递矩阵法，状态矢量，传递方程，曲梁，应力刚化］ＤｏｃｔｏｒａｌｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＳｔｕｄｙ

7、ｏｎｓｏｍｅｉｓｓｕｅｓｏｆｔｈｅｎｅｗｖｅｒｓｉｏｎｏｆｔｒａｎｓｅｆｅｒｍａｔｒｉｘｍｅｔｈｏｄｆｏｒｍｕｌｔｉｂｏｄｙｓｙｓｔｅｍｓＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｔｒａｎｓｆｅｒｍａｔｒｉｘｍｅｔｈｏｄｆｏｒｍｕｌｔｉｂｏｄｙｓｙｓｔｅｍｄｙｎａｍｉｃｓ（ＭＳＴＭＭ）ｉｓａｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｎｅｗｍｅｔｈｏｄｏｆｍｕｌｔｉｂｏｄｙｓｙｓｔｅｍｄｙｎａｍｉｃｓ（ＭＳＤ）