JOURNAL OF LIGHT INDUSTRY

CN 41-1437/TS  ISSN 2096-1553

基于几何精确Euler-Bernoulli梁单元的柔顺机构动力学分析

张志刚 周翔 毛红生 王胜永

张志刚, 周翔, 毛红生, 等. 基于几何精确Euler-Bernoulli梁单元的柔顺机构动力学分析[J]. 轻工学报, 2021, 36(3): 70-78. doi: 10.12187/2021.03.009
引用本文: 张志刚, 周翔, 毛红生, 等. 基于几何精确Euler-Bernoulli梁单元的柔顺机构动力学分析[J]. 轻工学报, 2021, 36(3): 70-78. doi: 10.12187/2021.03.009
ZHANG Zhigang, ZHOU Xiang, MAO Hongsheng and et al. Dynamic analysis of compliant mechanism based on geometrically exact Euler-Bernoulli beam element[J]. Journal of Light Industry, 2021, 36(3): 70-78. doi: 10.12187/2021.03.009
Citation: ZHANG Zhigang, ZHOU Xiang, MAO Hongsheng and et al. Dynamic analysis of compliant mechanism based on geometrically exact Euler-Bernoulli beam element[J]. Journal of Light Industry, 2021, 36(3): 70-78. doi: 10.12187/2021.03.009

基于几何精确Euler-Bernoulli梁单元的柔顺机构动力学分析

    作者简介: 张志刚(1984-),男,河南省开封市人,郑州轻工业大学讲师,博士,主要研究方向为多体系统动力学与控制、机械系统动力学.;
  • 基金项目: 国家自然科学基金资助项目(11602228);河南省科技攻关项目(202102210285);郑州轻工业大学博士科研基金资助项目(2016BSJJ016)

  • 中图分类号: TH113

Dynamic analysis of compliant mechanism based on geometrically exact Euler-Bernoulli beam element

  • Received Date: 2020-06-17
    Accepted Date: 2020-12-05

    CLC number: TH113

  • 摘要: 基于几何精确梁理论(GEBT),研究大变形柔顺机构的动力学建模与仿真求解问题:依据Euler-Bernoulli梁变形假设,构造严格满足梁截面与形心线切向垂直关系的大变形梁单元变形场;利用虚功率原理推导几何精确Euler-Bernoulli梁单元的节点力、质量矩阵及广义外力,对柔顺四连杆机构和空间圆弧导向柔顺机构两种典型柔顺机构建立精确动力学模型,并进行仿真对比.仿真结果表明,与绝对节点坐标(ANCF)梁单元模型和ADAMS的数值结果相比,采用几何精确Euler-Bernoulli梁单元进行柔顺机构动力学仿真分析在计算效率和计算精度上均具有优越性.
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  • 收稿日期:  2020-06-17
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通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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张志刚, 周翔, 毛红生, 等. 基于几何精确Euler-Bernoulli梁单元的柔顺机构动力学分析[J]. 轻工学报, 2021, 36(3): 70-78. doi: 10.12187/2021.03.009
引用本文: 张志刚, 周翔, 毛红生, 等. 基于几何精确Euler-Bernoulli梁单元的柔顺机构动力学分析[J]. 轻工学报, 2021, 36(3): 70-78. doi: 10.12187/2021.03.009
ZHANG Zhigang, ZHOU Xiang, MAO Hongsheng and et al. Dynamic analysis of compliant mechanism based on geometrically exact Euler-Bernoulli beam element[J]. Journal of Light Industry, 2021, 36(3): 70-78. doi: 10.12187/2021.03.009
Citation: ZHANG Zhigang, ZHOU Xiang, MAO Hongsheng and et al. Dynamic analysis of compliant mechanism based on geometrically exact Euler-Bernoulli beam element[J]. Journal of Light Industry, 2021, 36(3): 70-78. doi: 10.12187/2021.03.009

基于几何精确Euler-Bernoulli梁单元的柔顺机构动力学分析

    作者简介:张志刚(1984-),男,河南省开封市人,郑州轻工业大学讲师,博士,主要研究方向为多体系统动力学与控制、机械系统动力学.
  • 郑州轻工业大学 河南省新能源汽车轻量化设计与制造工程研究中心, 河南 郑州 450002
基金项目:  国家自然科学基金资助项目(11602228);河南省科技攻关项目(202102210285);郑州轻工业大学博士科研基金资助项目(2016BSJJ016)

摘要: 基于几何精确梁理论(GEBT),研究大变形柔顺机构的动力学建模与仿真求解问题:依据Euler-Bernoulli梁变形假设,构造严格满足梁截面与形心线切向垂直关系的大变形梁单元变形场;利用虚功率原理推导几何精确Euler-Bernoulli梁单元的节点力、质量矩阵及广义外力,对柔顺四连杆机构和空间圆弧导向柔顺机构两种典型柔顺机构建立精确动力学模型,并进行仿真对比.仿真结果表明,与绝对节点坐标(ANCF)梁单元模型和ADAMS的数值结果相比,采用几何精确Euler-Bernoulli梁单元进行柔顺机构动力学仿真分析在计算效率和计算精度上均具有优越性.

English Abstract

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