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刚性杆-弹簧摆模型复杂动力学特性的数值仿真
  • ISSN号:0254-0053
  • 期刊名称:《力学季刊》
  • 时间:0
  • 分类:O313[理学—一般力学与力学基础;理学—力学] O322[理学—一般力学与力学基础;理学—力学]
  • 作者机构:[1]上海交通大学工程力学系,上海200240
  • 相关基金:国家自然科学基金(11132007)
中文摘要:

建立一种刚性杆-弹簧摆刚柔耦合强非线性动力学系统模型,给出了无量纲的动力学微分方程.该模型同时存在小幅度快速振荡和大范围慢速摆动的快、慢双时间尺度变量.针对工程中此类系统数值求解容易产生的刚性问题,采用一种三次Hermite插值精细积分法进行数值计算.将频率比、摆长比和初始摆角作为控制参数,研究刚性杆-弹簧摆刚柔耦合系统快、慢变量的复杂动力学行为.通过数值仿真分析,发现系统在不同的控制参数组合下呈现出混沌运动状态,并给出了与系统运动状态相关的控制参数范围,为复杂的刚柔耦合多体系统的设计与数值分析提供了参考.

英文摘要:

A rigid rod-spring pendulum model, which was a rigid-flexible coupling and strongly nonlinear dynamical system, was established and dimensionless dynamic equations were given. There exist two-time-scale variables in this system, including the fast variable of slight oscillation and the slow variables of swing in wide range. A cubic interpolation precise integration method was applied to solve stiff problems that commonly appear in numerical solving process. The dynamical behavior of the rigid rod-spring pendulum system was analyzed as applied the frequency ratio, the length ratio and large initial swing angle as control parameters. It is found that the system presents a chaotic motion under different control parameters. The range of control parameters related to the state of motion was given, which is expected to provide a reference for design and numerical analysis of complex rigid-flexible coupling multi-body systems.

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期刊信息
  • 《力学季刊》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:上海市科学技术协会
  • 主办单位:同济大学 上海交通大学 上海市力学会 中国力学学会
  • 主编:范立础
  • 地址:上海四平路1239号同济大学
  • 邮编:200092
  • 邮箱:
  • 电话:021-65983708
  • 国际标准刊号:ISSN:0254-0053
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1829/O3
  • 邮发代号:4-278
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:3651