2008年：热效应下柔性多体系统动力学的深入分析

本文探讨了"考虑热效应的柔性多体系统的动力学分析"这一主题，发表于2008年9月的《机械科学与技术》(Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering)第27卷第9期。作者马易志、刘锦阳和洪嘉振针对机械系统中由热膨胀和热弯曲引起的热误差问题，着重研究其对柔性多体系统动态特性的影响。 研究方法上，作者从虚功原理出发，采用假设模态法对平面梁进行了离散化处理。在已知温度变化和y方向的温度梯度条件下，他们建立了单个柔性梁的动力学变分方程，这是理解热效应如何作用于系统基础的关键步骤。接着，通过考虑各个柔性体之间的运动学约束，利用拉格朗日乘子理论，构建了柔性多体系统的第一类拉格朗日动力学方程，这是一种系统性地处理复杂结构动态行为的方法。 仿真结果揭示，温度变化对柔性多体系统动力学特性的影响并非单一，它受到温度变化率、系统惯量以及几何位置的共同作用。特别是在接近奇异位置（可能是指结构设计中的特殊点，如铰接点或极限运动位置）时，热效应的影响尤为显著。这表明热效应可能会显著改变系统的响应和稳定性，尤其是在极端温度条件下。 此外，研究还发现温度梯度不仅导致了横向变形的发生，还引起了横向约束力的平均值变化，这强调了温度梯度在设计和分析柔性多体系统时不可忽视的重要性。因此，对于实际工程应用，理解和控制热效应对于保证机械系统的精确性能至关重要。 本文通过对热效应的深入分析，为工程师们提供了一种定量评估和预测柔性多体系统在不同温度环境下动态性能的工具，有助于提高设计精度和系统可靠性。