基于絕對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)法的柔順機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析.pdf

1、傳統(tǒng)的剛性機(jī)構(gòu)依靠剛性構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副實(shí)現(xiàn)功能和運(yùn)動(dòng)，而柔順機(jī)構(gòu)主要依靠機(jī)構(gòu)中的柔性桿件和柔性鉸鏈的大變形實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的大部分功能和運(yùn)動(dòng)，完成力、運(yùn)動(dòng)和能量的轉(zhuǎn)換和傳遞。與傳統(tǒng)剛性機(jī)構(gòu)相比，柔順機(jī)構(gòu)具有精度高、成本低、零件數(shù)少、無摩擦和間隙等優(yōu)點(diǎn)，受到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。由于柔順機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)常常伴隨著復(fù)雜的大撓度非線性變形過程，使得柔順機(jī)構(gòu)的分析和設(shè)計(jì)變得非常困難。論文采用絕對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)方法建立典型柔順機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)其動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行分析

2、。
　　本文介紹了基于完備橢圓積分法建立柔順機(jī)構(gòu)模型的方法。該方法基于Euler-Bernoulli梁理論，忽略了梁的截面剪切作用和軸向變形，在求解時(shí)又需要假定末端彎矩方向以及試湊拐點(diǎn)個(gè)數(shù)，對(duì)求解未知量的順序也有要求。針對(duì)完備橢圓積分法存在的不足，基于絕對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)法(Absolute Nodal CoordinateFormulation，以下簡(jiǎn)稱ANCF)中常用單元的定義，詳細(xì)推導(dǎo)了絕對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)法中三維二節(jié)點(diǎn)全參梁?jiǎn)卧馁|(zhì)量矩陣

3、、彈性力矩陣和系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程，給出了ANCF法方程中彈性力的物理意義。運(yùn)用絕對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)方法對(duì)固定一導(dǎo)向柔順機(jī)構(gòu)和圓弧導(dǎo)向柔順機(jī)構(gòu)以及柔順雙穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)三個(gè)算例進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)建模與分析，求得了機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)力和力矩，并與完備橢圓積分法得到的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。算例仿真結(jié)果和固定一導(dǎo)向柔順機(jī)構(gòu)的變形實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了絕對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)方法的有效性。在介紹疲勞分析基本理論的基礎(chǔ)上，采用絕對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)法求得了固定一導(dǎo)向機(jī)構(gòu)危險(xiǎn)部位的應(yīng)力譜。通過文獻(xiàn)中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，運(yùn)用最小二乘法