平面柔性双摆弹性碰撞动力学模型研究

"该资源是一篇2006年发表于上海交通大学学报的自然科学论文，主要探讨了柔性多体系统在弹性碰撞动力学方面的建模方法。作者为盛立伟、刘锦阳和余征跃，他们属于上海交通大学工程力学系。论文详细介绍了如何基于Hertz接触理论建立动力学模型，并通过实验和仿真计算分析了柔性双摆系统的碰撞行为。" 这篇论文主要涉及以下几个关键知识点： 1. 柔性多体系统：柔性多体系统是指由多个可变形的部件构成的机械系统，其动态行为受材料弹性、几何形状等因素影响。与刚体系统相比，这类系统具有更高的复杂性和非线性特征。 2. Hertz接触理论：Hertz理论是描述两个弹性半空间体非穿透接触的理论，主要用于计算接触力与物体变形之间的关系。在本文中，它被用于理解和模拟柔性体碰撞时的接触力。 3. 几何非线性：在碰撞过程中，由于物体的形变，系统的动力学行为往往呈现非线性特征。论文考虑了这种几何非线性，以更准确地描述碰撞过程。 4. 变分原理：在建立动力学模型时，变分原理是一种常用的方法，它通过对物理系统的能量或作用量的最小化来推导出系统的动力学方程。 5. 缩并法：缩并法是一种处理动力学约束的有效手段，通过将运动学约束转化为系统的动力学方程，简化了求解问题的复杂性。 6. 动力学方程的建立：论文利用上述理论，为柔性双摆系统建立了碰撞动力学方程，这包括每个柔性体的动力学变分方程以及系统整体的运动学约束关系。 7. 实验验证：为了检验理论模型的准确性，研究人员进行了柔性单摆与固定刚性物体的撞击实验，结果支持了所提出的建模理论。 8. 仿真计算：基于建立的模型，对柔性双摆系统进行了仿真，揭示了碰撞过程中撞击力的变化规律，以及横向变形和角速度在冲击波传播时的突变现象。 9. 冲击波传播：在碰撞过程中，冲击波是能量传递的一种形式，论文通过仿真计算揭示了这些物理量在冲击波传播中的动态特性。 10. 关键词：关键词“柔性多体系统”、“弹性碰撞”和“动力学”是理解论文核心内容的关键，它们反映了研究的主要领域和关注点。 通过上述分析，我们可以看出，这篇论文在柔性体碰撞动力学领域做出了重要贡献，提供了理论建模方法和实证验证，对于理解复杂机械系统的动态行为具有重要意义。