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可展结构广泛应用于航天、机械、建筑等领域,并且随着工程需求的不断提高,结构的质量越来越轻,跨度越来越大,使得以往仅仅对结构进行刚体模型处理的做法已经无法满足现在工程的需求。尤其是在当前的航天领域,要求结构便于运输和携带,在正常工作情况下可以稳定的展开,所以柔性多体动力学的分析是结构设计过程中必须考虑的因素。 论文阐述了绝对节点坐标法,结合有限元,得出了桁架单元的几何描述,并采用哈密尔顿原理推导出基于绝对节点坐标法的动力学方程,在此基础上对不同规模的桁架结构在Matlab中进行了数值仿真。首先,对一根杆采用绝对节点坐标法进行了仿真,并验证了该方法的可行性;其次,对交叉桁架单元进行了动力学仿真,分别在“切线坐标系”和“两点坐标系”中模拟了桁架的变形,并比较了两种仿真结果,发现“切线坐标法”更加适合桁架变形的描述;接下来通过对平面曲柄-滑块结构进行的仿真,比较了“刚性”连杆和“柔性”连杆的运动;最后,对桁架中的四连杆结构进行了动力学仿真,说明柔性体分析的重要性:即虽然初始状态下的四连杆是对称结构,但是随着载荷的不断作用,结构的运动状态不再是对称变化(但整体趋势保持一致)。 论文研究表明,可展桁架采用多刚体分析已经无法满足实际需求;采用绝对节点坐标法可以对可展柔性桁架进行有效的动力学分析,得出的结果更加精确、更加符合实际情况。