不确定性柔性多体系统动力学建模与仿真

论文摘要

通常的结构分析模型是建立在确定性物理意义上的,即把分析过程中各种因素作为确定性物理量来进行处理。但是,实际工程结构分析中存在各种各样的不确定性。本文对不确定性柔性多体系统动力学建模基本理论进行了研究,以固结在水平面内作大范围运动的柔性机械臂为研究对象,对该系统进行了深入的探讨。本文从一般连续介质力学关于弹性梁的变形理论出发,找出由于在结构动力学中对无大范围运动弹性梁的动力学性质影响很小而被忽略的耦合变形量,并把不确定性在柔性多体系统模型中进行考虑,合理的描述了柔性体的变形运动。深入分析了不确定性因素的存在形式,指出零部件的几何参数、物理参数、初始条件、边界条件、载荷等均存在不确定性,分别得到随机参数和区间参数的柔性多体系统动力学方程,并讨论了各个参数单独或共同起作用时的不确定性对系统响应的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 不确定性模型分类
• 1.3 柔性多体系统动力学发展概况
• 1.3.1 国外发展概况
• 1.3.2 我国目前发展状况
• 1.4 柔性多体系统动力学理论研究的若干问题
• 1.5 柔性多体系统动力学中的新课题
• 1.6 本文的研究内容
• 第二章 柔性多体系统动力学建模理论
• 2.1 引言
• 2.2 大范围运动弹性梁刚-柔耦合动力学建模理论
• 2.2.1 大范围运动弹性梁的运动学描述
• 2.2.2 梁上任一点与其对应中线上点的位移关系
• 2.2.3 惯性力所做的虚功
• 2.2.4 梁的变形能
• 2.2.5 大范围运动弹性梁的离散动力学方程
• 2.3 本章小节
• 第三章 柔性多体系统的不确定性模型
• 3.1 引言
• 3.2 柔性多体系统动力学中的不确定性因素
• 3.3 计随机性的柔性多体系统动力学模型
• 3.3.1 基本概念描述
• 3.3.2 柔性多体系统中的随机参数
• 3.3.3 常用的随机变量的分布函数
• 3.3.4 求解随机柔性多体系统动力学方程的方法
• 3.3.5 计随机性的柔性多体系统动力学方程
• 3.4 用区间参数描述的柔性多体系统动力学模型
• 3.4.1 区间数的基本概念
• 3.4.2 区间数的四则运算
• 3.4.3 区间数分解定理
• 3.4.4 区间变量的运算特性
• 3.4.5 区间函数及其计算
• 3.4.6 动力学方程的区间参数表示
• 3.5 本章小结
• 第四章 随机参数旋转柔性梁动力学建模及数值仿真
• 4.1 引言
• 4.2 随机参数大范围运动弹性梁的动力学响应
• 4.2.1 求解步骤
• 4.2.2 传统动力学模型中引入随机性的横向振动特性
• 4.2.3 随机参数耦合动力学模型横向振动特性
• 4.2.4 随机参数大范围运动弹性梁横向振动特性
• 4.3 本章小结
• 第五章 区间参数柔性梁动力学建模及数值仿真
• 5.1 引言
• 5.2 问题描述
• 5.3 区间参数大范围运动柔性梁的动力学响应
• 5.3.1 区间参数传统动力学模型的横向振动特性
• 5.3.2 区间参数耦合动力学模型横向振动特性
• 5.3.3 区间参数大范围运动弹性梁横向振动特性
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果