作大范围运动柔性梁的一种碰撞动力学求解方法(大范围转动 欧拉-伯努利梁 及忽略方法 碰撞 )

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1、*作大范围运动柔性梁的一种碰撞动力学求解方法112段玥晨章定国洪嘉振(1.南京理工大学理学院南京210094；2.上海交通大学工程力学系上海200240)摘要：研究作大范围运动柔性梁的碰撞动力学问题。针对梁碰撞前、碰撞过程、碰撞后三个阶段，分别建立各阶段的动力学方程。首先基于柔性多体系统刚柔耦合动力学理论，建立了梁无碰撞时的刚柔耦合动力学方程。结合冲量动量法和接触约束法提出了一种碰撞动力学求解方法，先以冲量动量法实现运动转换得到协调的碰撞初始条件，再以接触约束法求解碰撞过程。导出系统的刚柔耦合碰撞动力学方程，给出了接触、分离判据，实现了三个不同阶段的转换与动力学求解。编制仿真软件，

2、对实例进行动力学仿真，得到了系统不同阶段的动力学响应。研究表明，所提碰撞求解方法可以较方便地用于计算柔性多体系统的碰撞问题。梁的柔性、大范围运动及碰撞效应相互耦合，碰撞行为对于柔性多体系统碰撞过程和碰撞后的全局动力学性态均产生了较大的影响。关键词：大范围运动柔性多体系统碰撞冲量动量法接触约束法中图分类号：O313AMethodforSolvingtheImpactProblemofaFlexibleBeamwithLargeOverallMotion112DUANYuechenZHANGDingguoHONGJiazhen(1.SchoolofSciences,NanjingUni

3、versityofScienceandTechnology,Nanjing210094;2.DepartmentofEngineeringMechanics,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200240)Abstract：Theimpactdynamicsofaflexiblebeamwithlargeoverallmotionisinvestigated.Thedynamicequationsinthreeperiods(before,during,andafterimpact)arerespectivelyestablished.Based

4、ontherigid-flexiblecouplingdynamictheoryofflexiblemultibodysystems,thedynamicequationsoftheflexiblebeamwithoutimpactareestablished.Amethodforsolvingtheimpactdynamicsisproposed,combinedtheimpulse-momentummethodandthecontactconstraintmethod.Theimpulse-momentummethodisusedtoachievekinematictransf

5、orm,andthecontactconstraintmethodisusedtosolvetheimpactprocess.Thesystem’simpactdynamicequationsareobtained,andthecontact/separationcriterionisgiventorealizethekinematictransformanddynamicsolution.Thesimulationprogramisdeveloped,andthedynamicresponseindifferentperiodsofasimulationexampleisgive

6、n.Itisshownthattheimpactsolvingmethodgivencancalculatetheflexiblemultibodysystem’simpactproblemconveniently.Theflexibility,thelargeoverallmotion,andtheimpacteffectarecoupled.Andtheimpactmakesgreatinfluenceontheflexiblemultibodysystem’sglobaldynamicsduringandaftertheimpactprocess.Keywords：Large

7、overallmotionFlexiblemultibodysystemImpactImpulse-momentummethodContactconstraint[2]发生的碰撞，飞机起落架的撞击问题，事故中车*[3-4]0前言辆与人体或侧墙的碰撞等。高效高精度的动力学建模方法对解决柔性多体系统接触碰撞问题是极其柔性多体系统接触碰撞动力学问题是现阶段多重要的。[1]体系统动力学领域的研究热点、难点之一，具有近年来，国内外学者对柔性多体系统碰撞动力广泛的工程应用背景，例