大變形薄板結構多體系統(tǒng)剛-柔耦合動力學建模分析.pdf

1、隨著科學技術的不斷進步，人類針對太空的探索也逐漸深入，空間站上的主要構件因為維護成本以及運輸成本的限制，所采用的柔性附件逐漸向大型，薄壁以及輕質的方向發(fā)展。而空間站上的柔性附件因為受到不均勻、周期性的太陽光輻射影響，上下表面會產生較大的溫差從而引起較大的熱彈性變形。目前針對剛-柔-熱三者耦合的動力學研究一般都基于線彈性理論，僅適用于小變形模型，有必要建立大變形多體系統(tǒng)的剛-柔-熱三者耦合動力學模型。此外，隨著復合材料在空間站中的使用越來

2、越廣泛，有必要將大變形板結構的動力學建模研究推廣到復合材料板結構多體系統(tǒng)。
　　本文主要對大變形薄板結構多體系統(tǒng)的動力學建模開展研究?；贙irchhoff假設，利用絕對節(jié)點坐標法，從格林應變和曲率與絕對位移的非線性關系式出發(fā)，推導了非線性廣義彈性力陣，建立了大變形同性矩形薄板的有限元離散的動力學變分方程，在此基礎上推導了廣義彈性力陣對廣義坐標的導數(shù)陣。
　　為了考慮剛體姿態(tài)運動、彈性變形和溫度變化的相互耦合作用，推導了熱流

3、密度與絕對節(jié)點坐標之間的關系式，引入系統(tǒng)的運動學約束方程，建立了中心剛體-矩形板多體系統(tǒng)的考慮剛-柔-熱耦合的熱傳導方程和帶拉格朗日乘子的第一類拉格朗日動力學方程。為了有效地提高計算效率，將改進的中心差分法和廣義-?法相結合，求解熱傳導方程和動力學方程，差分后的方程通過牛頓迭代法耦合求解。對剛-柔耦合和剛-柔-熱三者耦合兩種模型的仿真結果進行比較表明，剛體運動對溫度梯度和熱變形的影響顯著。此外，本文建模方法考慮了幾何非線性項，因此也考慮