基于ANCF索单元的模态降阶研究

作     者：唐嫕璇 田强 胡海岩 

作者单位：南京航空航天大学 北京理工大学 

会议名称：《第十届动力学与控制学术会议》

会议日期：2016年

学科分类：08[工学] 080101[工学-一般力学与力学基础] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：基金信息:微重力环境下含柔性索网的大型空间结构展开动力学与控制(11290151) 

关 键 词：模态降阶 绝对节点坐标 固定界面模态综合法 空间缩减梁 

摘      要：基于绝对节点坐标方法(ANCF),采用缩减梁单元对绳索系统进行动力学分析。为了提高该非线性系统的计算效率,采用改进的固定界面模态综合法,建立空间绳索系统的非线性降阶模型(ECB-ANCF)。该降阶模型在构建转移矩阵(约束模态集和振动模态集)时,考虑冗余柔度对系统结构特性的影响,从而得到该系统的修正转移矩阵和更加精确的振动频率。此过程可以在预处理中进行,计算并存储降阶后的一些常数矩阵。该多体系统的动缩聚过程由刚体运动(修正约束模态集叠加)和弹性变形(修正振动模态集叠加)叠加而成。通过广义a方法对降阶后的动力学方程离散,采用牛顿迭代法求解该降阶系统的代数方程组。通过计算ANCF和ECB-ANCF对应时刻空间位置吻合度的极小值来确定降阶模态阶数。该方法大幅度降低动力方程的阶数,提高计算效率。最后,通过数值算例,对上述降阶模型(ECB-ANCF)与精确模型(ANCF)的动力学结果进行对比,验证了降阶模型的正确性与高效性。