目前,受热作用的柔性多体系统的动力学,一般分为两个方面,其一是不考虑热效应的刚-柔耦合动力学,其二是不考虑刚体运动的热弹性动力学。随着多体系统运行速度的加快和对精度要求的提高,必须考虑刚体运动,变形运动和温度的相互耦合关系。例如,卫星太阳能帆板展开过程中,太阳辐射使帆板上表面的温度急剧升高,上下表面的温度差引起帆板结构的热变形,在材料强度分析的过程中,需要对温度变化引起的热变形和与大范围运动相耦合
受热作用的柔性多体系统动力学研究一般分为两个阶段,第一阶段是不考虑刚体运动对弹性变形的影响,研究温度变化引起的热变形和热应力,属于热弹性耦合动力学研究的研究范畴;第二阶段是研究温度变化﹑弹性变形和刚体运动的相互耦合关系。随着柔性多体系统对计算精度要求的提高,第二阶段的研究对工程中柔性多体系统热问题的精确计算非常重要。针对第二阶段的研究特点,本项目研究从热力学﹑非线性连续介质力学和柔性多体系统动力学的基本原理出发,根据精确的应力和弹性应变﹑热应变关系,建立了单柔性体连续的热传导变分方程和动力学变分方程。用有限单元法分别对温度场和变形场进行离散,建立了单柔性体离散的热传导和动力学变分方程。根据物体之间的温度和运动学约束关系,分别用笛卡尔方法和拉格朗日方法建立了柔性多体系统离散的热传导方程和动力学方程。通过数值仿真揭示了热冲击情况下柔性多体系统温度,弹性变形和刚体运动的耦合特征,以及几何非线性效应。为了验证本项目提出的建模理论的正确性,本项目设计了柔性梁系统在加热过程中的撞击实验。横向变形和撞击力的计算结果与实验结果吻合。编制了在受热边界条件下柔性多体系统的动力学分析程序。