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Hilber-Hughes-Taylor-法在接触约束多体系统动力学中的应用

郭晛 章定国 陈思佳

Hilber-Hughes-Taylor-法在接触约束多体系统动力学中的应用

郭晛, 章定国, 陈思佳
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  • 以柔性梁在重力作用下绕转动铰做大范围定轴转动,并与刚性平面发生碰撞这一动力学过程为例,对Hilber-Hughes-Taylor(HHT-)法在求解含接触约束的柔性多体系统动力学方程时的数值特性进行了研究.系统运动过程的全局动力学仿真由常微分方程组和微分-代数方程组的数值求解构成.柔性梁在无碰撞阶段系统动力学方程是一组常微分方程组.采用接触约束法模拟接触约束过程,系统的动力学方程为指标3的微分-代数方程组.采用HHT-法对的该微分-代数方程组进行求解,并与Baumgarte违约修正法进行比较.分析了HHT-法自由参数和违约修正常数对计算效率、动力学响应和系统机械能的影响,并对数值积分方法对模态截断数的敏感度以及速度约束和加速度约束的违约程度进行了分析.结果表明,违约修正常数对仿真结果影响非常明显,而HHT-法的自由参数对动力学响应的影响较小,从而避免了违约修正常数对数值积分结果的影响.HHT-法的自由参数可以消除碰撞高频模态的影响.
      通信作者: 章定国, zhangdg419@njust.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11272155,11302192)和中央高校基本科研业务费专项资金(批准号:30917011103)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-03-12
  • 修回日期:  2017-06-07
  • 刊出日期:  2017-08-20

Hilber-Hughes-Taylor-法在接触约束多体系统动力学中的应用

  • 1. 南京理工大学理学院, 南京 210094;
  • 2. 浙江大学宁波理工学院, 宁波 315100
  • 通信作者: 章定国, zhangdg419@njust.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11272155,11302192)和中央高校基本科研业务费专项资金(批准号:30917011103)资助的课题.

摘要: 以柔性梁在重力作用下绕转动铰做大范围定轴转动,并与刚性平面发生碰撞这一动力学过程为例,对Hilber-Hughes-Taylor(HHT-)法在求解含接触约束的柔性多体系统动力学方程时的数值特性进行了研究.系统运动过程的全局动力学仿真由常微分方程组和微分-代数方程组的数值求解构成.柔性梁在无碰撞阶段系统动力学方程是一组常微分方程组.采用接触约束法模拟接触约束过程,系统的动力学方程为指标3的微分-代数方程组.采用HHT-法对的该微分-代数方程组进行求解,并与Baumgarte违约修正法进行比较.分析了HHT-法自由参数和违约修正常数对计算效率、动力学响应和系统机械能的影响,并对数值积分方法对模态截断数的敏感度以及速度约束和加速度约束的违约程度进行了分析.结果表明,违约修正常数对仿真结果影响非常明显,而HHT-法的自由参数对动力学响应的影响较小,从而避免了违约修正常数对数值积分结果的影响.HHT-法的自由参数可以消除碰撞高频模态的影响.

English Abstract

参考文献 (25)

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