1、在航空航天領(lǐng)域，隨著多體系統(tǒng)柔性附件尺寸的彈性變形的增大，轉(zhuǎn)速的加快，運(yùn)行精度要求的提高，系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)性態(tài)越來(lái)越復(fù)雜，系統(tǒng)的剛-柔耦合效應(yīng)也越來(lái)越顯著，需要引起工程界的重視。如衛(wèi)星天線(xiàn)、太陽(yáng)帆板、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的槳葉等，在太陽(yáng)輻射、風(fēng)力和構(gòu)件本身的慣性力等外界環(huán)境因素的綜合作用下，這些復(fù)雜構(gòu)型柔性構(gòu)件的彈性變形對(duì)大范圍運(yùn)動(dòng)的影響更為顯著。曲梁和板殼結(jié)構(gòu)作為這些復(fù)雜結(jié)構(gòu)多體系統(tǒng)中的常用部件，建立其多體系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型對(duì)于準(zhǔn)確預(yù)測(cè)現(xiàn)代工程中多體

2、系統(tǒng)的力學(xué)行為有重要的工程價(jià)值。
　　 為了解決曲梁和板殼結(jié)構(gòu)多體系統(tǒng)的計(jì)算精度和計(jì)算效率問(wèn)題，本文提出了一種基于弧坐標(biāo)的剛-柔耦合動(dòng)力學(xué)建模方法，采用三類(lèi)坐標(biāo)系:慣性坐標(biāo)系、浮動(dòng)坐標(biāo)系和曲線(xiàn)坐標(biāo)系對(duì)柔性體上任意點(diǎn)的位形進(jìn)行描述，用弧坐標(biāo)取代笛卡爾坐標(biāo)，描述了曲梁上任意點(diǎn)的彈性變形，建立了曲梁上任意點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系。在此基礎(chǔ)上考慮幾何非線(xiàn)性，從曲梁的格林應(yīng)變關(guān)系式出發(fā)推導(dǎo)了變曲率曲梁的應(yīng)變和位移關(guān)系式，用曲梁?jiǎn)卧〈绷簡(jiǎn)卧?，建?/p>

3、了適用于變曲率曲梁的有限元離散的剛-柔耦合動(dòng)力學(xué)模型。首次開(kāi)展了柔性曲梁的剛-柔耦合動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，將曲梁重力擺的剛-柔耦合動(dòng)力學(xué)仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證了本文幾何非線(xiàn)性建模理論的正確性，并通過(guò)仿真算例研究了幾何非線(xiàn)性項(xiàng)對(duì)剛-柔耦合動(dòng)力學(xué)特性的影響。將本文曲梁?jiǎn)卧姆抡嬗?jì)算結(jié)果與直梁逼近單元的仿真計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證了本文曲梁?jiǎn)卧Ｐ偷目焖偈諗啃院陀行浴?br>　　 在曲梁多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模理論研究的基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究柱狀殼結(jié)構(gòu)多

4、體系統(tǒng)的幾何非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)建模方法。引入曲線(xiàn)坐標(biāo)系描述柱狀殼結(jié)構(gòu)的彈性變形，采用二維的殼單元進(jìn)行離散，創(chuàng)新性地推導(dǎo)了適用于任意形狀柱狀殼的具有程式化特征的廣義彈性力陣，縮減了計(jì)算規(guī)模，避免了大型非線(xiàn)性剛度陣的計(jì)算，有利于廣義彈性力陣關(guān)于廣義坐標(biāo)的導(dǎo)數(shù)陣的高效計(jì)算。通過(guò)對(duì)重力作用下氣浮臺(tái)-柱狀殼和氣浮臺(tái)-矩形板的剛-柔耦合動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了幾何非線(xiàn)性建模理論的正確性，指出了傳統(tǒng)的基于線(xiàn)彈性理論的建模方法處理大變形剛-柔耦合動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的不足，并

5、對(duì)殼單元應(yīng)變計(jì)算的收斂性進(jìn)行分析。
　　 進(jìn)一步考慮了材料的各向異性，建立給定熱載荷作用下復(fù)合材料殼結(jié)構(gòu)多體系統(tǒng)的幾何非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)模型。研究了熱變形和幾何非線(xiàn)性效應(yīng)對(duì)板殼結(jié)構(gòu)多體系統(tǒng)剛-柔耦合動(dòng)力學(xué)特性的影響。為了能更有效地將本文的熱載荷作用下剛-柔耦合動(dòng)力學(xué)建模理論研究與工程實(shí)際結(jié)合，考慮剛體姿態(tài)運(yùn)動(dòng)、彈性變形和溫度變化的相互耦合，首次建立了熱流密度與剛體姿態(tài)坐標(biāo)和彈性坐標(biāo)的精確關(guān)系式，提出了剛-柔-熱三者耦合的動(dòng)力學(xué)建模方法