广义质量算子在微振动分析中的应用研究

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1、第22卷第6期江苏科技大学学报(自然科学版)Vo1．22No．62008年l2月JournalofJiangsuUniversityofScienceandTechnology(NaturalScienceEdition)Dec．2OO8广义质量算子在微振动分析中的应用研究刘芳华，吴洪涛2，朱剑英(1．江苏科技大学机械工程学院，江苏镇江212003)(2．南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016)摘要：为了研究柔性多体系统动力学的高效、高精度的实用方法．2O世纪90年代提出了柔性多体系统动力学算子代数，其中，空间广义质量矩阵算子M=[-I~IJMHTopT把链式

2、多体系统中各个单一柔体的质量和惯性从系统末端逐次递推形成一个完整的柔性多体系统广义空间质量矩阵．本文将该算子引入柔性多体系统微振动分析中，同有限元分析软件有机联系起来，借助模态分析，精确得到了微振动分析所需的广义质量，为柔性多体系统微振动更深入、更广泛研究奠定了基础．关键词：广义质量算子；有限元；模态分析中图分类号：TB121文献标识码：A文章编号：1673—4807(2008)06—0033—06Applicationofspatialgeneralizedmassoperatorinsmall-vibrationanalysisLIUFanghua一，WUHong

3、tao，ZHUJianying(1．SchoolofMechanicalandPowerEngineering，JiangsuUniversityofScienceandTechnology，ZhenjiangJiangsu212003，China)(2．ScholofMechanicalandElectricalEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，NajingJiangsu210016，China)Abstract：Newspatialgeneralizedoperatorswerede

4、velopedin90Sof20century，andtheyayeakindofef-ficientandaccuratemethodsusedtoformulatethedynamicsanddeveloprecursivealgorithmsforflexiblemultibodysystem．Spatialgeneralizedmassoperator(M：日MH‘)canimplementatip—to—baserecursionbyusingthesinglemassandinertiamatrixoftheflexiblebody．Therefore，a

5、noverallspatialgeneralizedmassmatrixofflexiblemuhibodysystemmaybearchived．Theoperatorisintroducedintothesmal1．vibrationanaly—sisofflexiblemuhibodysysteminthispaper．ItiScombinedwiththesoftwareoffiniteelementanalysisintermsofthemodalanalysis．Inthiscase，theprecisedataforthemicro．vibrationa

6、nalysisareobtained．More．over．itmaylayafoundationformoredeepandwidestudyofthesmal1．vibrationofflexiblemuhibodysystem．Keywords：spatialmassoperator；finiteelement；modalanalysis0引言近年来，柔性多体系统微振动研究取得了长足的进展．在柔性多体系统微振动分析与控制中，为了减缓振动，实现整个系统的稳定，要求高精度系统广义质量矩阵、刚度矩阵和固有频率作为基础．对于柔性多体系统质量矩阵，实际上是一种广义惯性质量矩

7、阵，柔性体的质心相对于体内各点的位置随着系统在空间的运动时刻都在变化．而且，广义质量矩阵中包含刚性分量、柔性分量、刚柔耦合分量．如果单纯利用经典Newton—Euler，Lagrange和Poincare方程解决如此庞大的多体系统计算量(相当于系统自收稿日期：2008—01—04基金项目：国家自然科学基金资助项目(50375071)；国防科工委民用航天“十一五”资助项目(CA220062501)作者简介：刘芳华(1972一)，女，山东烟台人，副教授，研究方向为机电控制及多体理论．E-mail：cylflaua@163．toni34江苏科技大学学报(自