柔体(含刚柔混合)动力学分析_练习
动力学,柔性物体
柔性物体的产生根本是基于动力学中的粒子系统。
柔性物体的建立是存在于原始物体上面的。
例如我们要建立一个柔性物体,在建立的时候MAY A会以此物体作为原形,建立新的柔性物体。
(实际上是在原始物体的基础上复制,构造新的物体,然后给新物体连接上粒子系统,使其各个顶点和粒子系统连接)在创建柔性物体时候,后面的选项可以确定原始物体与柔体之间的关系。
(柔体和原始物体之间拥有目标或者其他关系,可以通过人为设置改变)柔性物体的根本是动力学中的粒子。
注意建立柔性物体时候后面各个选项的意思。
重点:目前存在的系统:布料系统,动力学中的刚体系统,粒子系统此3个系统之间在各自的范围内部是独立存在的。
也就是说一个物体可以同时拥有三个系统。
利用粒子来创建由无到有的物体。
按照步骤建立给其创建柔性物体。
由于要让物体先消失,然后再出现。
所以对于柔性物体来说,我们需要先让此物体本人的粒子先消失然后再出现。
(先死亡再出生)所以进入该柔性物体的粒子属性结点,查看其属性。
注意里面的粒子生存周期属性,给其一个生存周期(这里需要注意,其粒子的生存周期时间的长短会影响后面的效果。
这里我们设置1即1秒,后面在做其他练习的时候我们可以设置成5即5秒,观察一秒和5秒的不同)然后运行动画,我们会发现当动画演示到1秒的时候物体并没有消失,这是因为其粒子实际上在动画运行到1秒之后会消失(假设1秒为24真)。
当第25真的时候,粒子会重新出现。
这个时候我们需要改变下面粒子与柔性物体连接的属性。
Soft Body Attributes,中的,将与历史纪录相关不沟选。
再次播放动画,会发现碗消失后不会再次出现。
(这里为什么用不同的选向会有如此效果,原因待定。
)现在,碗已经消失了,这个时候我们把碗消失的状态定为初始状态。
现在屏幕上什么都没有了。
但是通过大纲我们可以发现物体实际上是存在的。
而看不见就好比物体的隐藏与显示属性粒子这个时候的死亡就好比由于需要被隐藏了。
现在,我们再建立一个粒子发射器。
柔体动力学介绍
柔体动力学介绍一、KED (Kineto-Elastodynamics )法KED 法,即运动弹性动力学,由美国学者Erdman 和Sandor 提出。
该方法的研究始于上个世纪60年代,早期研究者仅把部件(一般是一个,如四杆机构的连杆)看作是柔性的,并且只考虑其一种变形(如杆件的弯曲变形),方程中也引入较多假设。
70年代初期,Erdman 和Sandor 将结构动力学中的有限元方法移植到机构分析中来,克服了模型过于简单的缺陷。
我国自80年代初开始研究机构弹性力学,学者张策对KED 法做了大量研究。
KED 法在分析机构的真实运动时,均假设:与采用刚性机构的运动分析法的到的机构名义运动的位移相比,由构件变形引起的弹性位移很小;这种弹性位移不会影响机构的名义运动。
依据上述假设,机构真实运动的位移可以看作是名义运动的位移和弹性位移的叠加。
名义运动可以用刚体机构运动和动力学分析方法求出,弹性位移则用弹性动力学分析方法求出。
为了使所建模型较准确反应原机构系统的特性,现在普遍采用“子结构分析方法”,即把系统按结构划分为子结构单元,然后建立单元和子结构的运动方程,最后将单元和子结构的运动方程组合成系统的运动方程。
对于连续体的离散,有1)集中参数模型2)有限元模型两种建模方法。
以一个简单例子为例: 一般弹性动力学方程为:()()()()+=++=+-rr r rf f e v r rff f ff f e v fr rf f M y M y q q M y K y q q M y其中,第一个方程描述的是机构的刚体动力学方程,第二个方程描述的是机构的结构振动方程。
r y 表示机构广义刚体位移,f y 表示机构广义弹性位移,e q 表示机构所受外力,v q 表示机构的科氏力和离心力。
对于KED 方法,变形对刚体运动的影响忽略不计,因此,忽略耦合项,上述方程变为:()()()=+=+-rr r e rff f ff f e v fr rf f M y q M y K y q q M y从上式可以看出,由于KED 方法的假设,使方程得到很大的化简,提高了计算效率,此方法对于作大范围刚体运动,机构刚度大(即弹性变形小的系统)适用。
ansys11.0柔体动力学分析
Copyright © 2007 SAS IP, Inc. Proprietary data. Unauthorized use, distribution, or duplication is prohibited. All Rights Reserved.
2/23/2007 © 2007 ANSYS, Inc. All rights reserved.
2/23/2007 © 2007 ANSYS, Inc. All rights reserved.
11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary
Inventory #002382 1-6
ANSYS v11.0
Material Properties
Training Manual
ANSYS Release: 11.0
Published Date: February 23, 2007
Registered Trademarks:
ANSYS® is a registered trademark of SAS IP Inc. All other product names mentioned in this manual are trademarks or registered trademarks of their respective manufacturers.
2/23/2007 © 2007 ANSYS, Inc. All rights reserved.
11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary
Inventory #002382 1-7
ANSYS v11.0
Definition of Connections
发展柔韧性的原理与应用的结果分析与实训体会
发展柔韧性的原理与应用的结果分析与实训体会柔韧性是人体大幅度完成动作的能力,它取决于关节的灵活性和肌肉韧带的伸展能力。
发展柔韧性的方法有主动和被动两种。
依靠练习过程中主动拉长肌肉韧带发展柔韧性属于主动性发展方法,依靠外力(教练员、同伴的帮助)作用于运动员身体的运动部分来发展柔韧性属于被动性发展方法。
在全年训练周期中,主动性和被动性发展柔韧性的比例是不同的。
准备期被动性发展柔韧性的练习多为主动性发展柔韧性打基础。
在紧接着的训练阶段,主动性发展柔韧性的练习比例增高。
各种屈、伸、弯曲和转体练习是发展柔韧的基本手段。
通常采用的手段主要有肩、髋扭转,劈腿,压腿,摆腿,摆臂,背“桥”和各种垫上运动。
发展柔韧性的练习,要根据专项需要,结合专项技术特点进行。
柔韧性训练可分为一般柔韧性训练和专项柔韧性训练两种。
通常采用静力和动力拉伸法,或两者结合运用。
在小学的身体柔韧性教学中,要注重夯实学生基础,同时重视学生能力的发展与提升,这个过程中培养学生坚强的意志与独立性,培养和提升其素养。
身体柔韧性课程不仅仅是学习之余的辅助,更是锻炼学生体魄,增进健康的重要手段,为以后的工作和生活打下一个坚实的身体基础,同时能够锻炼意志,提升身体柔韧性教育素养, 培养健全的人格, 提升心理健康水平。
身体柔韧性训练有利于学生身体的健康成长与发育。
例如:身体柔韧性的要领是教学的关键所在,教师要做到仔细讲解,精确示范有效引导,通过动作的分解,让学生一目了然,去认真体会和掌握,包括姿势和训练项目都有一定的技术要领,从而提升学生动作的连贯性,提高身体素质要在模仿中学习,然后由慢到快,逐渐熟悉,教师的引领在这里起到了关键作用。
除此之外,在身体柔韧性训练中,可以通过球类运动中像篮球进行身体的旋转运动,都可以增强身体的协调性,为以后的发展打下坚实的基础,教师要与学生一起共同进行身体柔韧性运动的实践和教学学习,将动作逐步分解,告诉学生应该怎么做,应该如何做。
高级布料模拟 Blender中的柔体动力学技巧
高级布料模拟:Blender中的柔体动力学技巧在Blender软件中,柔体动力学是一个非常强大的工具,可以用于模拟布料的物理行为。
它可以帮助我们更逼真地展现出布料的褶皱、流动和变形。
下面将介绍一些高级的布料模拟技巧,帮助你在Blender中更好地处理布料的动画效果。
1. 空气阻力与布料质量调节在进行布料模拟之前,我们需要先调整一些参数来控制模拟的效果。
其中一个重要的参数是空气阻力。
可以通过调节空气阻力的数值来控制布料在空气中的行为,较大的值将使得布料受到更多的阻力,较小的值则会减小阻力,使得布料更加流动。
另一个重要的参数是布料的质量。
较大的质量值会使得布料更重,更难被外力推动,而较小的质量值则会使得布料更轻盈,更容易受到外力的影响。
通过调整这两个参数,可以使布料的行为更加真实和可控。
2. 动力学碰撞与摩擦在布料模拟中,与其他物体的碰撞是一个非常重要的环节。
通过将布料与其他物体设置为碰撞对象,并调整物体之间的摩擦系数,可以模拟出更真实的碰撞效果。
对于布料与物体的碰撞,我们可以使用动力学碰撞界面来设置碰撞的类型,如布料与物体之间的弹性碰撞、摩擦碰撞等。
通过调整这些参数,可以使布料与物体之间的交互更接近真实世界的物理行为。
3. 布料拘束和表面选顶在模拟布料时,我们经常会需要控制布料的某些部分不随模拟而变形。
为此,我们可以使用布料拘束来固定布料的某些顶点,使其不受模拟的影响。
另外,在一些情况下,我们可能需要控制布料表面某些区域的顶点,以模拟特定的形状或效果。
在Blender中,可以使用表面选顶功能来选择布料表面上的部分顶点,并进行相应的调整。
4. 编辑模式下的顶点群组在进行布料模拟时,我们可能需要对布料的某些部分进行特殊处理,如使其更加柔软或更加僵硬。
为了实现这些效果,我们可以在编辑模式下创建顶点群组,并在动力学设置中调整对应的参数。
例如,可以选择布料表面的一部分顶点,将其添加到一个群组中,并调整该群组的柔体设置,使其拥有更柔软的特性。
柔体动力学-瞬态分析
• 二分是自动时间步长算法的一部分.在二分时,求解器退回到前一步时间ti 的收敛解,采用更小的时间步长ti.
– 二分提供了一种更准确求解非线性问题或者克服收敛困难的自动方法.
– 注意:二分会导致使用更多的求解时间,因为求解会退回到上一步收敛的解 ,然后采用更小的时间步长.因此,选择合适的初始和最大的施加步长可以减 小二分的次数.
– 刚性体是刚性的,没有计算应力、应变和相对变形,因此不需要网格; – 在内部处理中,刚性体是表示为位于惯性坐标系统中中心的点质量。
On the figure on the right, one can
see flexible bodies (meshed) and
rigid bodies (not meshed) in the
– 不同于刚体动力学分析,而是指定实际的自由度,而不是相对的自由度.
The animation on the right shows an assembly using cylindrical and revolute joints
Assembly shown here is from an Autodesk Inventor sample model
– 时间步长必须足够小才能正确地描述随时间变化的载荷;
– 时间步长控制着动力学响应的准确性。因此建议首先进行一次模态分析;
– 时间步长同样控制着非线性系统的准确性和收敛行为。在Section C会有 Newton-Raphson 背景信息的相关阐述。
4-6
Workbench-Simulation Dynamics
Workbench-Simulation Dynamics
E. 零件指定
Training Manual
第九章多柔体系统动力学分析方法概要
o
0
x'
U4
o'
Xo
Yo
O
图9-3 随动坐标系
X
u T U Us .
(9-19)
式中 U U1 U6 为单元结点在整体坐标系下的位移向量; T 为方向变换矩阵;U s 为附加位移向量。
c s 0 T 0 0 0 s c 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 c 0 s 0 0 0 0 0 s c 0 0 0 0 0 0 1
K
T T T 1 1 T 1 2 T 1 0 0 T T s
(9-7)
(9-8)
由于坐标转换矩阵 T 不再是常数矩阵,方程(9-7)是一个 变系数非线性微分方程。系统方程的组建和求解非常困难。
9.2 基于多柔性系统动力学的平面梁单元运动方程:
2
9.3.1结点运动参数在整体与随动坐标系下的关系
如图9-3所示随动坐标系,图中XOY 为整体坐标系,
xoy 为随动坐标系,其初始时与单元局部坐标系x ' o' y ' 重合
由图9-3可得随动坐标系和整体坐标系下结点位移的相互关系
Y
u6
U6
y
u3
U3
u5
u4
U5
x
y'
U2
X oo Yoo
U1Leabharlann u1u2 0 70 0 0 140 0 0 0 0 156 22L 0 0 36 54 13 L 2 2 0 22L 4L 0 13L 3L I 0 3L aL 420 70 0 0 140 0 0 30L 0 0 0 54 13L 0 156 22L 0 36 2 2 0 13L 3L 0 22L 4L 0 3 L
workbench刚柔耦合动力学分析
原创:一个急回机构的刚柔混合的瞬态动力学分析,正在研究这个新的功能。
给大伙介绍一下简单的操作过程和应该注意的事项。
大家一起进步,对于其中的不足大伙可以指出来,见笑了。
这是一个类似牛头刨床的急回机构,它的运行原理是这样的:
划分网格:
我选用的材料是钢铁,大家也可以试着选用其他材料。
第一个转动铰链,其实无所谓第几个,没有先后顺序。
只要最后全满足条件即可。
这里值得注意点是。
转动铰链对ROTZ没有约束,所以操作的时候一定要注意当前的坐标系Z轴的方向和实际情况相符,如果不一致要修改坐标系。
具体如下:
点这个后,再点:RX,就是绕着X轴旋转的意思。
类似经典界面的WPROTAT,命令
我们转动合理的角度后就完成了一个转动铰链。
其他的就不说了,下面说下平动铰链
平动铰链不约束X 方向的平动。
和上面类似,把X轴指向你要确定方向即可。
如图:
另外那个槽铰链也是如此,最后别忘了让机架接地固结。
然后施加转速,我这里用的是一秒钟一转。
然后施加一个50N(不一定是这个数值)的力在滑块上,记住,滑块定义的是刚体,不能施加力载荷,这里用的是joint-load选项,这个我还没琢磨透。
DOF选择X方向type :详细栏里选择force
剩下就是载荷步设置了:
求解!!!!
结果变形
等效弹性应变
滑块X轴的最大加速度等结果。
ansys11.0柔体动力学分析
2/23/2007 © 2007 ANSYS, Inc. All rights reserved.
11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary
Inventory #002382 1-1
2/23/2007 © 2007 ANSYS, Inc. All rights reserved.
11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary
Inventory #002382 1-6
ANSYS v11.0
Material Properties
Training Manual
– 默认的条件是所有的体处于静止状态。
• 不需要采取任何步骤
– 如果有些体具有0初始位移但是非零初始速度, 可以这样定义:
• 只能指定体。 • 输入速度常量。(采用这种方法输入不能超过一个速度常量。)
2/23/2007 © 2007 ANSYS, Inc. All rights reserved.
11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary
2/23/2007 © 2007 ANSYS, Inc. All rights reserved.
11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary
Inventory #002382 1-10
ANSYS v11.0
Solution Controls
Training Manual
ANSYS v11.0
Training Manual ANSYS v11.0 New Features
Training Manual
ANSYS刚柔混合多体动力学分析专题培训
Slot joint Fx = 0.76 N My = 0 Nm
Joint Features—DOF Checker
• 接触的 Worksheet 可以显示 “Joint DOF Checker.” • 如果总自由度数小于1,则可能有过约束问题,表格会给出提示信息:
柔性体或者刚柔混合多体动力学
• 包含柔性体和刚体 • 求解时间长 • 允许所有的非线性效应 • 不仅可以求解系统当中刚体的动力学特性;同时还可以输出柔性体
的动力学特性:包括柔体的应力、应变、变形、接触压力等等。 • 通过“Transient Structural” 模块求解
大纲
• 多体动力学分析组成 • 多体动力学分析流程
Flexible Dynamics
Modal Superposition
Linear Transient Dynamic
Spectrum
Harmonic Response
Response Spectrum
Random Vibration
A. 多体动力学简介
Ansys中有两种多体动力学分析:
多刚体系统运动分析
• 多体运动学是研究多体系统 (一般由若干个柔性和刚性物体相互连接所组成)运动规律的科学。
A. 多体动力学简介
• ‘刚体动力学’ 是ANSYS 动力学分析中的一个分支
ANSYS Dynamics
Nonlinear Transient Dynamics
Modal
Harmonic Response
Rigid Dynamics
Lock则是锁定在固定
• SECSTOP • SECLOCK
【Maya】SoftBody柔体技术(1)--柔体系统的介绍
【Maya】SoftBody柔体技术(1)--柔体系统的介绍【认识柔体】柔体是maya动力学中的一个重要功能,它的原理是使用粒子来控制几何体的变形。
通常的非变形碰撞运动,我们都会使用刚体来完成,而柔体则是用来实现运动或碰撞变形的(但柔体间的碰撞则比较难解决)。
首先要清楚柔体能干什么,这样我们就能比较好的定位它在maya动力学模块中的作用。
柔体可以制作:物体和地面接触的凹陷效果(如:脚印),弹跳的皮球,布料飘动,起伏的海面,水面的涟漪,吹气球,生物角色运动时的肌肉变形,“沙人”效果,绳子挂物的运动效果,机械运动的惯性效果,搅动的牛奶咖啡,hair头发系统的类似效果……等等。
看起来,柔体所能完成的效果和其他动力学功能都有点联系。
我们可以将柔体当作是粒子系统的扩展。
就像n粒子系统是常规粒子系统的改进一样,柔体刚好弥补了粒子和流体无法完成的一些动力学特效。
【先进性】因为粒子是柔体的组成部分,对粒子的很多操作可适用于柔体。
熟悉粒子系统则能很快掌握柔体系统。
柔体可以对maya中任何定义为“点”的元素进行控制,包括NURBS曲线曲面,贝塞尔曲线,多边形,晶格变形器,粒子阵列,以及已蒙皮的几何体。
柔体中的弹簧功能,可以将特定的粒子集合进行关联控制或将粒子和几何体进行连接,操作十分灵活。
柔体权重的分配和蒙皮权重的分配操作一样,可通过笔刷或者componentEditor进行分配。
【局限性】柔体能制作丰富的动力学效果,但它也存在不少局限,如:自碰撞或柔体间碰撞的解算精度不高,不能使物体局部单独成为柔体,可调节的参数不多,对多边形的柔体模型执行圆滑效果不理想。
因此,在一些特效制作上,柔体并不具备优势,例如:布料,毛发。
我们应尽可能的使用nMesh(nCloth)系统来制作类似布料的效果,使用hair或fur系统制作头发、尾巴、飘带、长耳朵、草地等。
*Maya老版本制作布料效果常使用柔体,但相对于Maya8.5之后出现的布料系统,柔体缺少自碰撞功能和很多布料参数设置;因此,虽然柔体可完成很多形变特效,但如果要制作布料效果,无论是效果还是可控性,n布料系统是首选。
柔性多体系统刚_柔耦合动力学
增 加 叶 片 高 度 是 扩 大 单 机 功 率 的必
由之 路
成 为 各 国 汽 轮 机 技 术 发 展 的共 同 方 向
,
由于 汽 轮 机 的 叶片 通 过 拉 筋 和 阻 尼 器 相 联 结
,
并成 组装 在 轮 盘 转 子上 振动 加剧 实 际相差太远
而 轮 盘 转 子本 身也是 弹性体
因 此 增 加 叶 片 高 度 势 必 引 起 轮 系 的祸 合 显 然与工程
由此 可 见
,
火 炮 系 统 同样 存 在
柔 性 多体 系 统 的 刚 综上所述
柔 藕 合 的 问题
,
目前 工 程 中 复 杂 机 械 系 统 的部 分 构 件 已 采 用 轻 质 柔 性 材 料
,
系统 的 运 行 速 度 加
快
,
运 行 精 度 的要 求越 来越 高
,
系统 的动 力 学 性 态 越 来 越 复 杂
,
这 些 都 已 成 为 工 程 预 研 与 设 计 的大 难 题
, ,
不 同 的约 束
、
不 同 的受 力 与 控 制 环 节 的 多 体 系 统
,
建 立 通 用 的程 式 化 的动 力 学 模 型
研究
处 理 这 些 数 学 模 型 的计 算 方 法
开 发 处 理 多体 系统 动 力 学 通 用 的 软件 系统
提
出有 效 的 规 划 控 制 方 法 与 机 械 臂 减 振 的 主 动 控 制 方 法
现代 化 生产 大量 采 用 了工 业 机 器人 技 术
且 从 感 官 上 突 破 了人 类 的 极 限 对 于 车辆 系统
,
高 速 与 高 精 度 装 配 机 器 人 的采 用 不 仅 从 效 率上 而
刚—柔耦合系统动力学建模理论与仿真技术研究
刚—柔耦合系统动力学建模理论与仿真技术研究一、概述随着现代科学技术的发展,刚—柔耦合系统在航空、航天、机械工程等多个领域发挥着越来越重要的作用。
这类系统通常由刚体部分和柔性体部分组成,其动力学行为既包含刚体的运动特性,也包含柔性体的变形特性。
如何准确、高效地对刚—柔耦合系统进行动力学建模和仿真,对于理解和预测系统在实际工作条件下的行为,以及优化系统设计具有重要意义。
本文旨在对刚—柔耦合系统的动力学建模理论与仿真技术进行深入研究。
将对刚—柔耦合系统的基本概念、特点和分类进行介绍,明确研究背景和意义。
随后,将综述当前在刚—柔耦合系统动力学建模领域的主要方法和进展,包括基于多体系统动力学理论的建模方法、有限元方法、以及近年来兴起的刚—柔耦合建模方法。
在此基础上,本文将重点探讨刚—柔耦合系统动力学建模的关键技术,如刚柔耦合界面的建模、参数识别、以及模型验证等。
本文还将探讨刚—柔耦合系统动力学仿真的相关技术。
仿真技术的选择和实现对于准确预测系统动态行为至关重要。
本文将分析不同的仿真策略,如多体系统动力学仿真、有限元仿真以及多尺度仿真,并探讨这些策略在刚—柔耦合系统中的应用。
同时,将讨论仿真过程中可能遇到的问题和挑战,如计算效率、精度控制和结果分析等。
本文将通过具体的案例研究,展示所提出的动力学建模与仿真技术在刚—柔耦合系统中的应用效果,验证所提方法的有效性和实用性。
通过本文的研究,期望能为刚—柔耦合系统动力学建模与仿真技术的发展提供新的理论依据和技术支持。
1. 刚—柔耦合系统的定义与特性刚—柔耦合系统是指在工程实际中广泛存在的一类复杂系统,其核心特点在于系统内同时包含了刚性部件和柔性部件。
这种系统的动力学行为不仅受到刚性部件的直接影响,还受到柔性部件的显著作用。
刚—柔耦合系统的动力学建模与仿真技术研究,对于理解和预测这类系统的动态行为具有重要的理论和实际意义。
刚—柔耦合系统可以被定义为一个由至少一个刚性部件和一个柔性部件组成的动力学系统。
柔体动力学
• 求解模型。 在3.2GHz的电脑上,可能会花不到一分钟的时间 即可完成求解。
6 66-6
练习二:查看模态结果
培训手册
• 查看模型使用“Total Deformation”按钮,用户可 以使用“Timeline”视图处来查看模态振型的动画 。为了查看所有的模态振型结果,可以在 “Timeline”栏中左键选中所有模态振型,然后右 键,选中弹出栏中的“Create Mode Shape Results”,结构的每个模态将被自动建立在求解 结果中。
ANSYS Rigid and Flexible Dynamic Analysis
• 在新增加的“Chart”栏中,改变详细信息 面板中的 “Output Quantities > Equivalent Plastic Strain (min):为Omit” 。 注意绘制出的是y向变形和最大等效塑性 应变。 在仿真期间等效塑性应变增加持 续了大约 0.3 ms, 同时直到1.1ms,该 等效应变都保持了相对的恒定,于是等 效应变增加了更多,达到最大塑性应变 值2.6%。在这以后, “ball” 没有再跟 “plate” 接触,因此塑性应变没有太多的 变化。
11 66-11
练习二:柔体动力学求解
培训手册
• 点击“solve”图标开始求解,柔体动力学分析包括了大 变形,接触,以及塑性变形,因此增加它的非线性分 析的难度。 通过选择“Solution Information” 栏,在详细信息设置中 改变“Solution Output:”选项为”Force Convergence”, 来监视求解过程。 在主频为3.2 GHz的PC上,该分析大概会花30分钟。
ANSYS Rigid and Flexible Dynamic Analysis
大范围运动刚体_柔性梁刚柔耦合动力学分析_吴胜宝
大范围运动刚体-柔性梁刚柔耦合动力学分析吴胜宝1,2,章定国1(1.南京理工大学理学院,江苏南京210094;2.中国运载火箭技术研究院研究发展中心,北京100076)摘要:对自由大范围运动情况下刚体-柔性梁系统的刚柔耦合动力学特性进行了研究。
考虑系统作平面大范围运动及柔性梁的纵向和横向变形,在纵向变形位移中计及横向弯曲引起的轴向缩短,即耦合变形项。
采用假设模态法对柔性梁进行离散,运用拉格朗日方程推导出系统刚柔耦合动力学方程。
分大范围运动为转动、平动,平面运动进行了动力学仿真,重点探讨了大范围平动下的刚体-柔性梁系统的刚柔耦合动力学特性。
首先研究了系统在外界激励作用下的耦合动力学,其次分析了已知大范围平动对柔性梁小变形运动的影响。
结果表明:零次近似模型不能反映大范围平动和柔性梁小变形运动之间的耦合作用;在不同的大范围平动加速度下,柔性梁中既可存在动力刚化效应,也可存在动力柔化效应。
关键词:刚柔耦合动力学;动力刚化;动力柔化中图分类号:O313.7 文献标识码:A 文章编号:1004-4523(2011)01-0001-071 概 述柔性体的刚体大范围运动与其变形运动的耦合是柔性多体系统的重要特征,其耦合机理非常复杂。
传统的描述柔性多体系统动力学的混合坐标法是一种零次近似方法,在建模过程中直接套用了结构动力学变形假设,其结果忽略了大范围运动与变形之间更高层次的耦合。
1987年Kane对运动基上柔性梁系统的动力学问题进行了研究,指出在大范围刚体运动作高速旋转时,零次近似耦合建模方法得到的柔性梁的变形位移将无限增长,此结果与实际相反[1]。
Kane对梁作了较精确的表述,得到该系统动力学模型的刚度项为K=K s+K d,其中,K s为静刚度,K d为与旋转角速度有关的刚度项,且大于零。
由于K始终为正刚度,变形收敛。
Kane指出:大范围刚体旋转运动将引起系统刚度的增加,并首次提出“动力刚化”(dynamic stiffening)概念。
大范围运动刚体-柔性梁刚柔耦合动力学分析
于 始 终 为 正 刚 度 , 形 收 敛 。 n 变 Ka e指 出 : 范 围 刚 大
[ 9 研究 了大 范 围运动 为等 加速 度平动 时柔性 体 的 1]
动 力 学 特 性 。 上 述 工 作 从 不 同 的 出 发 点 研究 了 大 范
对 柔 性 体具 有“ 力 刚 化 ” “ 力柔 化 ” 种作 用 , 动 和 动 两 不 同 的 变 形 离 散 策 略 、 力 学 模 型 计 及 或 捕 捉 这 两 动
值 。文献 [ 8 建立 了大 范 围运动 为平动 下柔性 梁 的 1] 刚柔 耦 合模 型 , 比较 了在零 次 近 似模 型 和一 次 近似
模型 下 , 性梁 变形 运 动对大 范 围平动 的影 响 ; 柔 文献
力学 模 型 的刚 度 项 为 K—K + K , 中 , 为静 刚 其
应 , 可存在动力柔化效应 。 也 程 关键 词 : 柔 耦 合 动 力 学 ; 力 刚化 ; 力 柔 化 刚 动 动 中 图分 类 号 : 1 . 03 3 7 e
E
V
工 a
学
文献标识码 : A
文 章 编 号 :1 0 — 5 3 2 1 ) 1 0 0 — 7 0 44 2 ( 0 1 O — 0 1 0
第 2 卷第 l 4 期
21 0 1年 2月
Vo1 2 . 4 No.1 Fe b.2 I 01
大 范 围 运 动 刚体 一 性 梁 刚 柔 耦 合 动 力 学 分 析 。 柔
吴 胜 宝 h ,章 定 国 。
(. 1 南京 理工 大 学 理 学 院 , 苏 南 京 2 0 9 ;. 国运 载 火 箭 技 术 研 究 院研 究 发 展 中 心 , 京 1 0 7 ) 江 10 4 2 中 北 0 0 6 摘 要 : 自 由大 范 围 运 动 情 况 下 刚 体 一 性 梁 系统 的 刚柔 耦 合 动力 学 特 性进 行 了 研 究 。 虑 系统 作 平 面 大 范 围运 动 对 柔 考
刚柔耦合动力学模型
刚柔耦合动力学模型刚柔耦合动力学模型是研究柔性体运动的一种模型,主要是通过对刚性体和柔性体之间的相互作用力和动力学性质进行分析,来预测柔性体的运动方式和变形。
在工业、生物学等领域,刚柔耦合动力学模型都有着广泛的应用。
下面将详细介绍刚柔耦合动力学模型的相关参考内容。
一、介绍首先,我们需要介绍什么是刚柔耦合动力学模型。
刚柔耦合动力学模型是一种研究柔性体和刚性体之间相互作用的动力学理论。
它将柔性体看作连续介质,刚性体看作刚体,研究它们之间的相互作用,以预测柔性体的运动方式和变形情况。
刚柔耦合动力学模型在工业和生物学等领域有着广泛的应用。
例如,它可以用于分析机器人的运动轨迹、仿生机器人的设计、机器人对人体运动的模拟等等。
二、基本原理刚柔耦合动力学模型的基本原理是,柔性体和刚性体之间相互作用的力可以分为背离力、阻尼力和弹性力三种。
背离力是指当柔性体靠近刚性体时,由于它们之间存在相互排斥作用力而产生的力,它的量值与距离成反比。
阻尼力是指由于摩擦力而产生的力,它的量值与相对速度成正比。
弹性力是指当柔性体和刚性体之间发生相对位移时,由于形变而产生的弹性力,它的量值与相对位移成正比。
在刚柔耦合动力学模型中,我们通常采用欧拉-拉格朗日方法分析刚体和柔性体的运动。
三、应用领域刚柔耦合动力学模型在工业、生物学等领域均有着广泛的应用。
1.机械工程在机械工程领域,刚柔耦合动力学模型可以用于分析机器人的运动轨迹、设计仿生机器人、模拟机器人对人体运动的模拟等等。
例如,我们可以用刚柔耦合动力学模型分析医疗机器人在手术操作中的精度和稳定性,以及机器人和患者之间的相互作用。
2.生物学在生物学领域,刚柔耦合动力学模型可以用于模拟生物体的运动方式和变形情况。
例如,我们可以用刚柔耦合动力学模型研究动物的运动,特别是关节的变形和骨骼的变形,以及运动对骨骼和关节的影响。
刚柔耦合动力学模型还可以用于解释生物体的运动学和生物力学特性,以及人工骨骼和肌肉系统的设计。
健美操柔韧练习方法
柔韧性训练主要有两种方法:一种是静力拉伸法,一种是动力拉伸法。
在训练时,有动有静,动静结合,效果是最好的。
静力拉伸法是指通过动力拉伸的缓慢的动作,将肌肉等软组织拉长,当拉长到一定程度时静止不动。
动力拉伸法是指有节奏地通过多次重复同一动作练习,使软组织逐渐拉长的练习方法。
各部分柔韧性练习方法如下:一、肩部柔韧性练习方法(一)体前屈折体后伸臂练习者站立,两手后举相握,上体前屈,同时两臂后上举握住肋木,静力伸展。
要求首先折体,然后两臂后上举握肋木,并逐渐加大肩伸展幅度。
(如图1-1 )(二)体前屈两臂后上举拉肩练习者两腿前后开立,两手后举相握,上体前屈,同时两臂由后向前上举,多次重复。
要求尽量加大折体与两臂以及躯干的角度。
(如图1一2)(三)双臂8字形绕环练习者两脚大开立,两臂左下摆,两臂从左上经头上摆至右下,同时上体右转,然后向右上经头上再摆至左下,同时上体左转,多次重复。
要求上体随之左右转动。
(如图1-3)(四)两臂后转肩练习者两手持木棍前平举站立,两臂伸直向后翻转肩至后举,多次前后重复。
要求逐渐缩短握距,直臂翻转肩,可静力伸展。
(如图1-4 )二、腰部柔韧性练习方法(一)仰卧成“桥”拉肩练习者仰姿,两腿屈膝着地,两臂屈肘撑在肩后,两腿两手撑地,同时向上挺髓、挺胸、抬头成’‘桥”。
静力伸展,也可成“桥”后迅速还原,再成“桥”。
要求充分向上挺髓。
(如图2-1)(二)腰旋转练习者两腿与肩同宽,两手卡腰。
腰向前一左一右旋转,也可反方向旋转。
要求转动幅度要大。
(如图2-2)(三)前俯腰练习者直立,上体向前屈,两臂抱膝。
要求腰部用力下压,下压幅度逐渐加大。
(如图(四)凹凸腰练习者直臂俯撑,两腿屈膝跪撑,腰部用力向下凹或向上凸,多次重复。
要求每次动作静止几秒钟。
(如图2-4)三、骸部柔韧性练习方法(一)髓绕环练习者两腿屈膝站立,两臂自后搭在单杠上,髓发力向左一后一右一前连续绕环。
要求上体扩胸骸绕环,两膝随之转动。
柔体健身功
柔体健身功柔体健身功,就是以提高身体各关节的韧性,肌腱和肌肉的伸展性,加大关节的运动幅度,从而达到健身目的的功法。
练习方法有压、踢、搬、挫、按、劈、举、仰、卧、弯、曲、伸等。
对柔体健身功的练习,从生理学角度看,青少年比中老年人要优越一些,但老年人同样可以练习。
因为从生理解剖学角度看,有三大因素影响着人体的柔韧性,只要解决得好,年龄差别不是大问题。
1、关节的骨与胯结构形态;2、关节周围软组织的体积大小;3、胯过关节的韧带、肌腱和肌肉的伸展性。
在这三大因素中,关节的骨面结构形态(肌腱和肌肉的伸展性)在人的一生中是恒定的,而另两大因素是会发生变化的。
这为人们练习柔韧性提供了可能,即使是中老年人也是如此,故柔体功的锻炼适合面很广。
柔体健身功的练习是一项比较单调、枯燥、疼痛的活动。
这就要求练习者要有良好的意志品质,坚强的毅力,持之以恒的通过长期的练习,收到良好的效果。
必须遵循循序渐进的原则,由浅入深,首先从一般动作开始,逐步向高难度动作过渡,以免损伤身体各部位关节。
柔体健身功也是一项动静结合,修心养性,调和血气的练功方法。
它以“千圣一心,万古一道。
天君泰然,百体从令”,运化周身气血筋络。
健身养性,以心为源,心为君,君安则形体平和,疾患不生。
老子曰:“若夫修道,先观其心。
”道释儒三家都共同将修心作为根本。
柔体健身功各式练法:一、卧龙起伏第一动:全身自然平躺,脸朝天,两手附于大腿两侧,身慢慢向上向前启动,两手也随身体向前伸展,全身、手、臂伸展到前方,与大腿小腿全部都紧贴,可停留片刻。
第二动:全身慢慢向上向后启动,两手臂由前方随身体启动附于大腿小腿外侧向后滑动,直至全身回到预备动作时为止,此式可连续做3到9次(见图1)。
功效:此式主要是练习腰腹肌。
其效果使腰部活动力增强,对五脏六腑起到一定的按摩作用,使气血筋骨的伸展活动得到很好锻炼,医疗价值很好。
二、童子拜佛双膝跪坐,脚心斜向上,紧压脚腿,使脚面紧贴床面(或脚心向后,全身后坐),双手置于胸前,双手合拢,指尖斜向上为童子拜佛姿势(见图2)。
柔体动力学演练
柔体动力学演练
十一郎
【期刊名称】《影视制作》
【年(卷),期】2003(000)002
【总页数】4页(P17-20)
【作者】十一郎
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TP317.4
【相关文献】
1.基于多柔体动力学技术的行星轮系多体动力学仿真分析 [J], 马星国;陆扬;尤小梅
2.单柔体与多柔体动力学的高斯最小拘束原理 [J], 郝名望;叶正寅
3.多柔体车辆耦合系统对动力学性能的影响分析 [J], 敖建安;明鉴;石姗姗;陈秉智
4.基于刚-柔耦合多柔体动力学的悬架系统分析及优化 [J], 何通俊;纪玉国
5.关于多柔体动力学与弹性机构动力学的讨论 [J], 刘宏昭;曹惟庆
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
Align Connecting Rod and Crank
• • Select “Revolute - conrod-brg:2 To crank:1” In the Details view, select “Mobile > Initial Position: Override” A new “Mobile Coordinate System” will be added as a sub-branch.
Automatically Create Joints
• Right-click on “Connections” and select “Create Automatic Joints” • Joints will automatically be detected based on the proximity of faces to one another. • Although Joints have automatically been generated, it is always a good idea to verify the created joints. In this example, some joints are not required, so they will be deleted; other joints need to be modified; lastly, additional joints will be manually generated.
柔体动力学分析_练习 柔体动力学分析 练习
Overview
In this example, a Flexible Dynamic Analysis will be performed on a part of an engine assembly:
– Both Rigid Dynamic and Flexible Dynamic Analyses will be solved and compared – Joint definition and loading will be covered – For the Flexible Dynamic Analysis, stresses in the connecting rod are of interest, so only that part will be flexible – Assembly is from an Autodesk Inventor sample model – Steps necessary to perform this workshop will be shown with bullet points
• The above joints are not required, so they need to be removed. • Change the following joints from “Revolute” type to “Fixed”:
– Revolute - conrod:1 To conrod-brg:2 – Revolute - conrod-cap:1 To conrod-brg:1
Create Joint for Bearing and Crank
• Select the inner cylindrical surface of “conrod-brg:1” and the cylindrical surface of “crank:1”. From the Context Toolbar, select “Body-Body > Revolute” A revolute joint has now been defined for the two parts. Presently, the two parts are misaligned. This will be corrected later on.
Overview of Joints to be Defined
• For this model, 9 Body-to-Body Joints will be defined (shown on bottom left) to provide constraints on movement between the 9 bodies • 2 Body-to-Ground Joints will be defined on the Crank and Bore (shown on bottom right)
•
Created Body-to-Ground Joint for Crank
• Select the end surface of the “crank:1” part and choose “Body-Ground > Revolute” from the Context Toolbar This will define a body-to-ground joint for the crank.
Assembly shown here is from an Autodesk Inventor sample model
Open Simulation Dale.wbdb” • From the Project page, open the “Model” Simulation Database • The assembly has already been imported. Note that the assembly is initially misaligned. This will be corrected during the course of the workshop. • Example the parts in the “Geometry” branch. Note that all the parts are set to be rigid for now, and some parts that are unnecessary have been supressed.
Created Body-to-Ground Joint for Bore
• Select the outer cylindrical surface of “bore:1” and choose “Body-Ground > Fixed” from the Context Toolbar This will ground the bore part.
Delete Unnecessary Joints
• Select and right-click to “Delete” the following joints:
– Revolute - bore:1 To conrod-brg:2 – Fixed - conrod:1 To conrod-brg:1 – Fixed - conrod-cap:1 To conrod-brg:2
• Select the above two Joints, then in the Details view, change “Type: Revolute” to “Type: Fixed”
Modify Created Joints
• • Select “Fixed - conrod:1 To conrod-cap:1” In the Context Toolbar, activate “Body Views” Notice that with Body Views on, surfaces for each of the two parts in the Joint can more easily be viewed and selected. Right now, only 1 set of mating surfaces are in the Joint. The next step will add the other set of mating surfaces to the Joint. In the Details view, select “Reference > Scope: 1 Face”. Ctrl-select the additional surface on the other side for “conrod:1”. Ensure that both surfaces are selected, then click on “Apply” In the Details view, select “Mobile > Scope: 1 Face”. Ctrl-select the additional surface on the other side for “conrod-cap:1”. Ensure that both surfaces are selected, then click on “Apply”
Align Connecting Rod and Crank (cont’d) ’
• • Select “Mobile Coordinate System” In the Details view, select “Geometry: Click to Change”. Select the cylindrical surface used in part of the Joint definition, as circled on the right. Click on “Apply” The Mobile Coordinate System has now been changed to be aligned with the mating part of the crank.
•
•
•
Create Joint for Piston and Bore
• Select the inner cylindrical surface of “bore:1” and the outer cylindrical surface for “piston:1” • From the Context Toolbar, select “Body-Body > Cylindrical” A Joint is now defined between the piston and bore.