考慮剛-柔-熱耦合的板結構多體系統的動力學建模*

張煒華 劉錦陽

（上海交通大學工程力學系，上海 200240）

考慮剛-柔-熱耦合的板結構多體系統的動力學建模*

張煒華 劉錦陽?

（上海交通大學工程力學系，上海 200240）

對熱載荷作用下中心剛體與大變形薄板多體系統的動力學建模問題進行研究.基于Kirchhoff假設，從格林應變和曲率與絕對位移的非線性關系式出發，推導了非線性廣義彈性力陣，用絕對節點坐標法建立了大變形矩形薄板的有限元離散的動力學變分方程.為了考慮剛體姿態運動、彈性變形和溫度變化的相互耦合作用，推導了熱流密度與絕對節點坐標之間的關系式.引入系統的運動學約束方程，建立了中心剛體-矩形板多體系統的考慮剛-柔-熱耦合的熱傳導方程和帶拉格朗日乘子的第一類拉格朗日動力學方程.為了有效地提高計算效率，將改進的中心差分法和廣義-α法相結合，求解熱傳導方程和動力學方程，差分后的方程通過牛頓迭代法耦合求解.對剛-柔耦合和剛-柔-熱三者耦合兩種模型的仿真結果進行比較表明，剛體運動對溫度梯度和熱變形的影響顯著.此外，本文建模方法考慮了幾何非線性項，因此也考慮了熱膨脹引起的軸向變形對橫向變形的影響.

大變形薄板多體系統， 剛-柔-熱耦合， 改進的中心差分法

引言

航天器太陽帆板或者太陽帆板的組成構件多為板式結構.在軌航天器沿軌道飛行或者航天器的太陽帆板展開過程中，太陽帆板會受到周期性、不均勻的……