基于等几何分析的柔性多体系统建模方法研究

近三十年来,柔性多体系统动力学取得长足进步,尤其是以绝对节点坐标方法(Absolute Nodal Coor-dinate Formulation,ANCF)为代表的非线性有限元已被用来处理复杂的柔性多体系统动力学问题.但绝对节点坐标方法采用斜率矢量作为广义坐标,导致系统自由度多,计算效率低.针对柔性多体系统,基于非均匀有理B样条(Non-Uniform Rational B-Splines,NURBS)曲线和曲面分别提出了 Euler-Bernoulli细长梁单元和Kirchhoff-Love薄壳单元,在完全拉格朗日格式下,根据Green应变张量对单元变形进行描述,结合第二类Piola-Kirchhoff应力张量给出单元应变能公式,推导了单元的弹性力和弹性力雅可比矩阵表达式,最后通过静力学及动力学数值算例对提出的两类单元的性能进行对比和验证,为柔性多体系统建模提供了一种精确高效的新单元.