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Dynamic Simulation and Disturbance Torque Analyzing of Motional Cable Harness Based on Kirchhoff Rod Model 被引量:6
1
作者 WANG Chunsheng NING Ruxin +1 位作者 LIU Jianhua ZHAO Tao 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2012年第2期346-354,共9页
The motional payloads on stabilized platform must be linked by some cable harnesses with other immobile apparatus.During the operation of stabilized platform,these cable harnesses can create spring disturbance torque ... The motional payloads on stabilized platform must be linked by some cable harnesses with other immobile apparatus.During the operation of stabilized platform,these cable harnesses can create spring disturbance torque which is exerted on the stabilized platform and then reduce the stabilizing precision.None of current studies can deal with the spring disturbance torque problem.To analyze the spring disturbance toque,a dynamic thin rod model is presented for simulating the motional cable harness which is based on the Kirchhoff rod theorem and can consider the geometrically non-linear effects.The internal bending and torsion restoring torques are simulated and then a predictive analysis of the disturbance torque can be performed in motional cable routing design.This model is solved with differential quadrature method(DQM).By using zeros of the Chebyshev polynomial as the grid points,the arc-coordinate is discretized to obtain a set of ordinary differential equations in time domain which is solved by implied method to obtain the profile and internal force of cable harness.The accuracy of this model is validated by comparing the simulation results and the experiment results(both the spring force and the deformed profile of the motional cable harness).In the experiment,a special optical measuring instrument based on binocular vision is developed.The comparison of experimental and simulated results shows that the simulation model can represent the real motional cable harness well,and the spring disturbance force simulation results are precise enough for spring disturbance torque analysis.This study will be helpful to obtain an optimized motional cable harness layout design with small spring disturbance torque. 展开更多
关键词 motional cable harness simulation spring disturbance torque analysis kirchhoff rod stabilized platform
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A quasi-dynamic model and a symplectic algorithm of super slender Kirchhoff rod 被引量:1
2
作者 Dandan Yang Jianfei Huang Weijia Zhao 《International Journal of Modeling, Simulation, and Scientific Computing》 EI 2017年第3期285-295,共11页
Recently the Kirchhoff rod and the methods of dynamical analogue have been widely used in modeling DNA.The features of a DNA such as its super slender and super large deformation raise new challenges in modeling and n... Recently the Kirchhoff rod and the methods of dynamical analogue have been widely used in modeling DNA.The features of a DNA such as its super slender and super large deformation raise new challenges in modeling and numerical simulations of a Kirchhoff rod.In this paper,Euler parameters are introduced to set up the quasi-Hamilton system of an elastic rod,then a symplectic algorithm is applied in its numerical simulations.Finally,a simplified surface model of the rod is given based on the hypothesis of rigid cross-section. 展开更多
关键词 kirchhoff rod euler parameters quasi-hamilton system symplectic algorithm surface equation
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Kirchhoff方程的相对常值特解及其Lyapunov稳定性 被引量:18
3
作者 薛纭 陈立群 刘延柱 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2004年第12期4029-4036,共8页
对于超细长弹性杆静力学的Kirchhoff方程,用动力学的概念和方法研究其常值特解和稳定性问题.计算了 Kirchhoff方程相对固定坐标系、截面主轴坐标系以及中心线Frenet坐标系的常值特解,进行了Kirchhoff动力学比拟, 用一次近似理论分... 对于超细长弹性杆静力学的Kirchhoff方程,用动力学的概念和方法研究其常值特解和稳定性问题.计算了 Kirchhoff方程相对固定坐标系、截面主轴坐标系以及中心线Frenet坐标系的常值特解,进行了Kirchhoff动力学比拟, 用一次近似理论分别讨论了它们的Lyapunov稳定性,导出了若干稳定性判据,并在参数平面上绘出了稳定域. 展开更多
关键词 特解 LYAPUNOV稳定性 弹性杆 近似 稳定性问题 稳定域 方程 比拟 平面 坐标系
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Kirchhoff弹性杆拟动力学的四元数表示 被引量:2
4
作者 黄健飞 赵维加 +1 位作者 贾美娟 杨斌 《青岛大学学报(自然科学版)》 CAS 2008年第4期3-7,共5页
研究静力学Kirchhoff弹性杆,Kirchhoff动力学比拟是重要的技巧。拟动力学方程通常是用Euler角表示的,但Euler角在θ=kπ处存在奇异性,不适合数值计算。为了解决这个问题,本文引入四元数并建立了拟动力学模型的拟Lagrange方程和拟Hamilto... 研究静力学Kirchhoff弹性杆,Kirchhoff动力学比拟是重要的技巧。拟动力学方程通常是用Euler角表示的,但Euler角在θ=kπ处存在奇异性,不适合数值计算。为了解决这个问题,本文引入四元数并建立了拟动力学模型的拟Lagrange方程和拟Hamilton方程。 展开更多
关键词 kirchhoff 动力学比拟 拟动力学方程 四元数
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Kirchhoff弹性杆动力学建模的分析力学方法 被引量:18
5
作者 薛纭 刘延柱 陈立群 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2006年第8期3845-3851,共7页
以杆的横截面为研究对象,讨论了其自由度,给出了截面虚位移定义,并定义变分和偏微分运算对独立坐标服从交换关系.给出了曲面约束的基本假设,讨论了约束对截面自由度的影响以及加在虚位移上的限制方程.从D’Alembert原理出发结合虚功原理... 以杆的横截面为研究对象,讨论了其自由度,给出了截面虚位移定义,并定义变分和偏微分运算对独立坐标服从交换关系.给出了曲面约束的基本假设,讨论了约束对截面自由度的影响以及加在虚位移上的限制方程.从D’Alembert原理出发结合虚功原理,建立了弹性杆动力学的D’Alembert_Lagrange原理,当杆的材料服从线性本构关系时,化作Euler_Lagrange形式、Nielsen形式和Appell形式.由此导出了Kirchhoff方程以及Lagrange方程、Nielsen方程和Appell方程,得到了用截面弹性应变势能和转动动能表示的能量关系式.对于受曲面约束情形,导出了带乘子的Lagrange方程.建立了弹性杆动力学的积分变分原理的数学表达式,在线性本构关系下化作Hamilton原理的数学表达式.用正则变量描述截面的状态,定义了Hamilton函数,导出了Hamilton正则方程.构筑了弹性杆动力学建模的分析方法———双自变量分析力学的理论框架. 展开更多
关键词 超细长弹性杆 分析力学方法 kirchhoff动力学比拟 变分原理
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Kirchhoff弹性杆分析动力学的准坐标表达 被引量:3
6
作者 薛纭 刘延柱 《力学季刊》 CSCD 北大核心 2006年第4期550-556,共7页
作为DNA的力学模型,依据Kirchhoff动力学比拟思想建立的弹性细杆的分析力学方法已从静力学深入到动力学。由于静力学平衡微分方程与刚体动力学相当,因此,弹性细杆动力学的分析力学方程必是以弧坐标和时间为双自变量的偏微分方程。以横... 作为DNA的力学模型,依据Kirchhoff动力学比拟思想建立的弹性细杆的分析力学方法已从静力学深入到动力学。由于静力学平衡微分方程与刚体动力学相当,因此,弹性细杆动力学的分析力学方程必是以弧坐标和时间为双自变量的偏微分方程。以横截面的形心速度以及弯扭度和角速度沿主轴的分量为准速度,定义了准坐标,导出了准坐标的微分和变分运算的交换关系。从Hamilton原理出发,利用准坐标的微分和变分运算的交换关系,导出了Kirchhoff弹性杆动力学准坐标下的Boltzmann-Hamel方程,并由此导出Lanrange方程。指出了Boltzmann-Hamel方程显式即为弹性杆动力学的Kirchhoff方程。定义关于弧坐标和时间的正则变量和Hamilton函数,导出Boltzmann-Hamel方程的正则形式。本文结果是以弹性杆静力学和刚性杆动力学为其特例。作为例子,建立了垂挂的在重力作用下作平面运动的弹性细杆的动力学微分方程以说明本文方法的应用。 展开更多
关键词 kirchhoff弹性杆动力学 HAMILTON原理 准坐标 Boltzmann-Hamel方程 正则形式
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Growth induced buckling of morphoelastic rod in viscous medium 被引量:2
7
作者 Yitong Zhang Shuai Zhang Peng Wang 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第5期354-360,共7页
Biological growth is a common phenomenon in nature,and some organisms such as DNA molecules and bacterial filaments grow in viscous media.The growth induced instability of morphoelastic rod in a viscous medium is stud... Biological growth is a common phenomenon in nature,and some organisms such as DNA molecules and bacterial filaments grow in viscous media.The growth induced instability of morphoelastic rod in a viscous medium is studied in this paper.Based on the Kirchhoff kinetic analogy method,the mechanical model for growing elastic thin rod in the viscous medium is established.A perturbation analysis is used to analyze the stability of the growing elastic rod in the viscous medium.We apply the results into planar growing ring and get its criterion of instability.Take the criterion into DNA ring to discuss the influence of viscous resistance on its instability. 展开更多
关键词 GROWTH morphoelastic rod kirchhoff rod BUCKLING PERTURBATION
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非对称截面环状Kirchhoff弹性细杆的拓扑构型分析 被引量:1
8
作者 张琪昌 赵彬 王炜 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期1089-1094,共6页
为了揭示非对称截面环状Kirchhoff弹性细杆受到外力(矩)作用时其拓扑状态的变化情况,引入了等效初始扭矩的概念,利用势能密度函数与哈密顿函数形式上的相似性,建立了其与系统哈密顿函数、初始自连接数之间的定量关系.以环状DNA分子为背... 为了揭示非对称截面环状Kirchhoff弹性细杆受到外力(矩)作用时其拓扑状态的变化情况,引入了等效初始扭矩的概念,利用势能密度函数与哈密顿函数形式上的相似性,建立了其与系统哈密顿函数、初始自连接数之间的定量关系.以环状DNA分子为背景,对扭矩模型进行了非线性动力学分析,并利用解析方法中的待定固有频率法,分析了主要参数对扭矩模型稳定构型的影响.最后,利用等效刚度得到相应状态下曲率的表达式,为进一步认识和描述DNA环受到生物酶作用下的稳定构型提供了新的理论途径. 展开更多
关键词 kirchhoff 弹性细杆 环状DNA分子 待定固有频率法 非线性动力学 等效初始扭矩
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弹性杆的Greenhill公式与Kirchhoff动力学比拟 被引量:2
9
作者 薛纭 翁德玮 陈立群 《动力学与控制学报》 2011年第3期193-196,共4页
Kirchhoff动力学比拟思想建立了弹性杆静力学与刚体定点转动动力学之间在概念和方法上的对应关系.受拉扭弹性直杆的平衡比拟于Lagrange重陀螺绕铅锤轴的永久转动.根据一次近似理论,考察了两者稳定判据的建立过程,表明其在稳定性上的比拟... Kirchhoff动力学比拟思想建立了弹性杆静力学与刚体定点转动动力学之间在概念和方法上的对应关系.受拉扭弹性直杆的平衡比拟于Lagrange重陀螺绕铅锤轴的永久转动.根据一次近似理论,考察了两者稳定判据的建立过程,表明其在稳定性上的比拟是Lyapunov意义上的.在此基础上进一步讨论了两端铰支时拉扭弹性直杆的Euler稳定性,并导出亦由Greenhill首先得到的临界载荷计算公式.表明拉扭弹性直杆在两端铰支时的Euler稳定性不同于Lyapunov稳定性,其主要症结在于Euler稳定性中边界条件不受扰动,而Lyapunov稳定性是初值受扰动,两者有区别. 展开更多
关键词 Greenhill公式 kirchhoff动力学比拟 稳定性条件 Lagrange重陀螺 弹性杆
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Kirchhoff弹性杆不连续量的奇异函数表达 被引量:1
10
作者 薛纭 翁德玮 《北京大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期687-691,共5页
弹性细杆静力学和动力学的Kirchhoff方程要求在外力、质量几何以及本构方程的间断或不光滑点处分段表达,这不利于数值计算。根据计算梁弯曲变形的奇异函数法,将奇异函数引入Kirchhoff方程,将弹性杆分段定义的量拓展为沿全杆的连续函数... 弹性细杆静力学和动力学的Kirchhoff方程要求在外力、质量几何以及本构方程的间断或不光滑点处分段表达,这不利于数值计算。根据计算梁弯曲变形的奇异函数法,将奇异函数引入Kirchhoff方程,将弹性杆分段定义的量拓展为沿全杆的连续函数。借助Mathematica软件,对存在侧向集中载荷的弹性杆进行数值模拟,结果表明,引入奇异函数可以避免分段导致的繁琐计算,提高计算效率。 展开更多
关键词 kirchhoff弹性杆 不连续量 奇异函数 局部载荷 平衡位形
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Stability analysis of helical rod based on exact Cosserat model 被引量:1
11
作者 刘延柱 薛纭 《Applied Mathematics and Mechanics(English Edition)》 SCIE EI 2011年第5期603-612,共10页
Helical equilibrium of a thin elastic rod has practical backgrounds, such as DNA, fiber, sub-ocean cable, and oil-well drill string. Kirchhoff's kinetic analogy is an effective approach to the stability analysis of e... Helical equilibrium of a thin elastic rod has practical backgrounds, such as DNA, fiber, sub-ocean cable, and oil-well drill string. Kirchhoff's kinetic analogy is an effective approach to the stability analysis of equilibrium of a thin elastic rod. The main hypotheses of Kirchhoff's theory without the extension of the centerline and the shear deformation of the cross section are not adoptable to real soft materials of biological fibers. In this paper, the dynamic equations of a rod with a circular cross section are established on the basis of the exact Cosserat model by considering the tension and the shear deformations. Euler's angles are applied as the attitude representation of the cross section. The deviation of the normal axis of the cross section from the tangent of the centerline is considered as the result of the shear deformation. Lyapunov's stability of the helical equilibrium is discussed in static category. Euler's critical values of axial force and torque are obtained. Lyapunov's and Euler's stability conditions in the space domain are the necessary conditions of Lyapunov's stability of the helical rod in the time domain. 展开更多
关键词 exact Cosserat model kirchhoff's rod Lyapunov's stability Euler's load
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On the geometric phase in the spatial equilibria of nonlinear rods 被引量:1
12
作者 Peinan Zhong Guojun Huang Guowei Yang 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第2期457-471,共15页
Geometric phases have natural manifestations in large deformations of geometrically exact rods. The primary concerns of this article are the physical implications and observable consequences of geometric phases arisin... Geometric phases have natural manifestations in large deformations of geometrically exact rods. The primary concerns of this article are the physical implications and observable consequences of geometric phases arising from the deformed patterns exhibited by a rod subjected to end moments. This mechanical problem is classical and has a long tradition dating back to Kirchhoff. However, the perspective from geometric phases seems to go more deeply into relations between local strain states and global geometry of shapes, and infuses genuinely new insights and better understanding, which enable one to describe this kind of deformation in a neat and elegant way. On the other hand, visual representations of these deformations provide beautiful illustrations of geometric phases and render the meaning of the abstract concept of holonomy more direct and transparent. 展开更多
关键词 Geometric exact rod Geometric phase Rotation group kirchhoff analogy
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Structure properties and Noether symmetries for super-long elastic slender rod
13
作者 傅景礼 赵维加 翁玉权 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2008年第7期2361-2365,共5页
DNA is a nucleic acid molecule with double-helical structures that are special symmetrical structures attracting great attention of numerous researchers. The super-long elastic slender rod, an important structural mod... DNA is a nucleic acid molecule with double-helical structures that are special symmetrical structures attracting great attention of numerous researchers. The super-long elastic slender rod, an important structural model of DNA and other long-train molecules, is a useful tool in analysing the symmetrical properties and the stabilities of DNA. This paper studies the structural properties of a super-long elastic slender rod as a structural model of DNA by using Kirchhoff's analogue technique and presents the Noether symmetries of the model by using the method of infinitesimal transformation. Baaed on Kirchhoff's analogue it analyses the generalized Hamilton canonical equations. The infinitesimal transfornaationa with rcspect to the radial coordinnte, the gonarnlizod coordinates, and the Cluasi-momenta of 5he model are introduced. The Noether gymmetries and conserved qugntities of the model are obtained. 展开更多
关键词 super-long elastic slender rod kirchhoff's analogue Noether symmetry conserved quantity
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基于超细长弹性杆模型的斜拉索参数振动分析 被引量:1
14
作者 管永乐 王鹏 刘百强 《动力学与控制学报》 2024年第9期37-44,共8页
将超细长弹性杆力学模型应用于描述大跨度斜拉桥拉索的非线性振动行为.首先,在假设拉索静态位形为悬链线型的基础上,考虑斜拉索的几何非线性、垂度和抗弯刚度,推导了拉索在轴向激励作用下的多模态非线性振动方程.其次,通过多尺度法对该... 将超细长弹性杆力学模型应用于描述大跨度斜拉桥拉索的非线性振动行为.首先,在假设拉索静态位形为悬链线型的基础上,考虑斜拉索的几何非线性、垂度和抗弯刚度,推导了拉索在轴向激励作用下的多模态非线性振动方程.其次,通过多尺度法对该振动方程求解,得到拉索发生主共振、主参数共振和3∶1次共振的常解存在条件;再根据Lyapunov近似稳定性判据进一步揭示振幅稳态解的渐进稳定条件.最后,通过近似解与数值解的对比分析,研究频率比、激励幅值和拉索阻尼对拉索振动特性的影响关系.结果表明:基于弹性杆模型的拉索振幅值略大于弹性梁模型,且拉索发生主参数共振的最小起振幅值有所降低;增大阻尼可一定程度上减小拉索的振动,但抑制效果有限,故控制激励幅值是减小拉索振动的有效方法. 展开更多
关键词 kirchhoff弹性杆方程 斜拉索 轴向激励 参数振动 多尺度法
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基于基尔霍夫模型矩形截面微纳米螺旋机械性质的研究
15
作者 尤嘉 戴璐 《苏州科技大学学报(自然科学版)》 CAS 2024年第2期31-35,共5页
三维微纳米螺旋材料具有超弹性、长程线性弹性、超强机械稳定性,属于材料科学研究前沿领域之一。论文基于基尔霍夫弹性细杆理论研究了微纳米螺旋材料的机械性能。通过建立矩形横截面副法线和法线螺旋结构模型,以SiGe/Si/Cr纳米螺旋材料... 三维微纳米螺旋材料具有超弹性、长程线性弹性、超强机械稳定性,属于材料科学研究前沿领域之一。论文基于基尔霍夫弹性细杆理论研究了微纳米螺旋材料的机械性能。通过建立矩形横截面副法线和法线螺旋结构模型,以SiGe/Si/Cr纳米螺旋材料作为研究对象,定量考察其负载能力,计算了胡克常数。分析其在轴向受力情况下胡克常数随轴向相对伸长率的变化。计算结果发现两种螺旋胡克常数并非恒定量,其中,副法线螺旋的线性弹性区域较大,在此区域胡克常数几乎不变。因此,矩形副法线螺旋具有更好的线性弹性,更利于机械系统的相关应用。 展开更多
关键词 基尔霍夫模型 副法线和法线螺旋 矩形截面 胡克常数
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基于精确Cosserat模型的螺旋杆稳定性分析 被引量:8
16
作者 刘延柱 薛纭 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2011年第5期570-578,共9页
弹性杆的螺旋线平衡问题在DNA、纤维、海底电缆和输油管线等方面具有应用背景.Kirchhoff动力学比拟是分析弹性细杆平衡稳定性的有效方法.Kirchhoff模型中包括中心线无拉伸变形和截面无剪切变形的基本假定与生物大分子等软物质的实际状... 弹性杆的螺旋线平衡问题在DNA、纤维、海底电缆和输油管线等方面具有应用背景.Kirchhoff动力学比拟是分析弹性细杆平衡稳定性的有效方法.Kirchhoff模型中包括中心线无拉伸变形和截面无剪切变形的基本假定与生物大分子等软物质的实际状况有较大差异.基于精确Cosserat模型,考虑中心线的拉伸压缩变形和截面剪切变形,以及剪切变形引起杆中心线转动导致切线轴相对截面法线轴的偏离,以Euler角表达截面姿态,建立圆截面弹性杆的动力学普遍方程.在静力学范畴内讨论螺旋线平衡状态的Liapunov稳定性和Euler稳定性问题,导出稳定性条件及轴向力和扭矩的Euler临界值.证明螺旋杆平衡的静态Liapunov稳定性和Euler稳定性条件是动态Liapunov稳定性的必要条件. 展开更多
关键词 精确Cosserat模型 kirchhoff Liapunov稳定性 Euler载荷
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受圆柱面约束螺旋杆伸展为直杆的动力学分析 被引量:7
17
作者 刘延柱 薛纭 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第6期1151-1156,共6页
以大型空间结构的可伸展机械臂从折叠状态被释放的伸展过程为工程背景,分析受圆柱面单面约束的弹性螺旋杆在惯性力作用下恢复为直杆的动力学过程.对弹性杆空间大变形的分析不允许利用小变形假设进行简化.Kirchhoff动力学比拟理论是研究... 以大型空间结构的可伸展机械臂从折叠状态被释放的伸展过程为工程背景,分析受圆柱面单面约束的弹性螺旋杆在惯性力作用下恢复为直杆的动力学过程.对弹性杆空间大变形的分析不允许利用小变形假设进行简化.Kirchhoff动力学比拟理论是研究细长弹性杆超大变形的有效工具.但由于圆柱面约束的存在,不能直接利用无分布力的Kirchhoff模型,而必须在方程中增加分布的约束力.以表述截面姿态的欧拉角为变量,建立受圆柱面约束弹性杆的动力学方程.在圆柱面约束条件下,认为弹性杆在伸展过程中仍维持半径不变的螺旋线形态,仅螺旋线倾角和杆的扭率随时间变化.对简化后的非线性微分方程导出解析积分,以描述伸展运动的动力学过程,导出螺旋杆伸展速度的变化规律,以及从初始状态伸展为直杆所需时间的简明的解析形式计算公式. 展开更多
关键词 可伸展空间机械臂 弹性细杆 大变形 圆柱面约束 kirchhoff
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基于高斯原理的Cosserat弹性杆动力学模型 被引量:12
18
作者 刘延柱 薛纭 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期190-194,共5页
在动力学普遍原理中,高斯最小拘束原理的特点是可通过寻求函数极值的变分方法直接得出运动规律,而无须建立动力学微分方程.Kirchhoff动力学比拟方法以刚性截面的姿态表述弹性细杆的几何形态,并发展为以弧坐标s和时间t为自变量的弹性杆... 在动力学普遍原理中,高斯最小拘束原理的特点是可通过寻求函数极值的变分方法直接得出运动规律,而无须建立动力学微分方程.Kirchhoff动力学比拟方法以刚性截面的姿态表述弹性细杆的几何形态,并发展为以弧坐标s和时间t为自变量的弹性杆分析力学.由于截面姿态的局部微小改变沿弧坐标的积累不受限制,Kirchhoff模型适合描述弹性杆的超大变形.Cosserat弹性杆模型考虑了Kirchhoff模型忽略的截面剪切变形、中心线伸缩变形和分布力等因素,是更符合实际弹性杆的动力学模型.建立了基于高斯原理的Cosserat弹性杆的分析力学模型,导出拘束函数的普遍形式,以平面运动为例进行讨论.关于弹性杆空间不可自相侵占的特殊问题,给出相应的约束条件对可能运动施加限制,以避免自相侵占情况发生. 展开更多
关键词 高斯原理 弹性细杆 kirchhoff动力学比拟 Cosserat弹性杆
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超细长弹性杆的分析力学问题 被引量:27
19
作者 薛纭 刘延柱 陈立群 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第4期485-493,共9页
超细长弹性杆作为DNA等生物大分子链的力学模型,其平衡和稳定性问题已成为力学与分子生物学交叉的研究热点.虽然在Kirchhoff动力学比拟的基础上,用分析力学方法讨论弹性杆的文章已见诸文献,但尚未形成弹性杆分析力学的严格理论.本文研... 超细长弹性杆作为DNA等生物大分子链的力学模型,其平衡和稳定性问题已成为力学与分子生物学交叉的研究热点.虽然在Kirchhoff动力学比拟的基础上,用分析力学方法讨论弹性杆的文章已见诸文献,但尚未形成弹性杆分析力学的严格理论.本文研究了超细长弹性杆分析力学的若干基础性问题.对杆截面的自由度、虚位移、约束方程及约束力等基本概念给出严格的定义和表达式.建立弹性杆平衡的D'Alembert-Lagrange原理、Jourdain原理和Gauss原理;从D'Alembert-Lagrange原理导出Hamilton原理.从变分原理出发导出Lagrange方程、Nielsen方程、Appell方程和Hamilton正则方程;对于受约束的弹性杆,导出了带乘子的Lagrange方程。讨论了Lagrange方程的首次积分.对于杆中心线存在尖点的情形,导出了微段杆平衡的近似方程. 展开更多
关键词 超细长弹性杆 kirchhoff动力学比拟 分析力学 静力学 虚位移 变分原理
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Physics-based Modeling and Simulation for Motional Cable Harness Design 被引量:6
20
作者 LIU Jianhua ZHAO Tao +1 位作者 NING Ruxin LIU Jiashun 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2014年第5期1075-1082,共8页
The design work of motional cable in products is vital due to the difficulty in estimating the potential issues in current researches.In this paper,a physics-based modeling and simulation method for the motional cable... The design work of motional cable in products is vital due to the difficulty in estimating the potential issues in current researches.In this paper,a physics-based modeling and simulation method for the motional cable harness design is presented.The model,based on continuum mechanics,is established by analyzing the force of microelement in equilibrium.During the analysis procedure,three coordinate systems:inertial,Frenet and main-axis coordinate systems are used.By variable substitution and dimensionless processing,the equation set is discretized by differential quadrature method and subsequently becomes an overdetermined nonlinear equation set with boundary conditions solved by Levenberg-Marquardt method.With the profile of motional cable harness obtained from the integral of arithmetic solution,a motion simulation system based on"path"and"profile"as well as the experimental equipments is built.Using the same parameters as input for the simulation and the real cable harness correspondingly,the issue in designing,such as collision,can be easily found by the simulation system.This research obtains a better result which has no potential collisions by redesign,and the proposed method can be used as an accurate and efficient way in motional cable harness design work. 展开更多
关键词 motional cable harness physics-based modeling motion simulation kirchhoff rod
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