典型文献
考虑非线性本构的非刚性折纸结构动力学建模与分析
文献摘要:
折纸结构因其大收纳比、高可控性、可重构、制造装配简单以及设计多样等优势,在航天、生物医学、建筑、机器人、材料科学等工程领域有着广阔的应用前景.随着折纸结构的工程应用越来越广泛,针对低刚度折纸结构的动力学研究愈加重要.本文将非刚性折纸结构等效为带卷簧的空间桁架结构,建立了一种通用的杆-链动力学模型.考虑材料的几何非线性,采用基于Ogden超弹性本构的杆单元来模拟折痕和虚拟折痕,可适用于作大范围运动并具有大变形的折纸结构.引入非线性卷簧来体现折痕的抗弯作用,相较于传统的卷簧本构模型,本文提出的改进的非线性卷簧本构模型具有更强的通用性和鲁棒性,能够有效避免接触碰撞动力学中折叠面的穿透.基于虚功原理,建立了考虑阻尼效应的非刚性折纸多体系统的动力学方程,并采用变步长的广义-α法求解.最后,对三种经典折叠形式的非刚性折纸结构进行动力学仿真,验证了本文提出的杆-链动力学模型的准确性和高效性.通过施加虚拟折痕和修正初始构型,有效解决了刚性折纸模型中展开和收拢过程的锁定问题.与刚性折纸模型相比,杆-链动力学模型具有更好的数值模拟通用性,并能够给出具有大变形张紧构型.在此基础上,揭示了非刚性折纸结构复杂的动力学行为,并对多稳态、瞬态动力学和波动力学特性进行分析.
文献关键词:
非刚性折纸结构;动力学建模;非线性本构模型;大变形;多稳态
中图分类号:
作者姓名:
袁婷婷;任昆明;方雨桥;刘锦阳
作者机构:
上海交通大学工程力学系,水动力学教育部重点实验室,上海 200240
文献出处:
引用格式:
[1]袁婷婷;任昆明;方雨桥;刘锦阳-.考虑非线性本构的非刚性折纸结构动力学建模与分析)[J].力学学报,2022(09):2552-2566
A类:
非刚性折纸结构,折叠面
B类:
结构动力学,动力学建模,建模与分析,收纳比,可控性,可重构,材料科学,工程领域,低刚度,动力学研究,带卷,卷簧,空间桁架结构,几何非线性,Ogden,超弹性,弹性本构,杆单元,折痕,大变形,来体,抗弯,通用性,免接触,接触碰撞动力学,虚功原理,多体系统,动力学方程,变步长,行动力,动力学仿真,纸模型,收拢,张紧,动力学行为,多稳态,瞬态动力学,波动力学,动力学特性,非线性本构模型
AB值:
0.245275
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