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計算多體系統動力學理論及應用--基於MBDyn軟體/航天機構高可靠設計技術及其應用

  • 作者：魏承//張越//谷海宇//譚春林//趙陽|責編:張艷芬
  • 出版社：科學
  • ISBN：9787030743381
  • 出版日期：2023/11/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：268
人民幣：RMB 150 元      售價：元
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內容大鋼
    本書較全面地介紹計算多體動力學理論，以及MBDyn的使用方法和應用場景。全書共9章。第1章概述，第2章介紹多剛體系統動力學建模，第3、4章介紹小變形和大變形柔性體動力學建模，第5章介紹接觸碰撞動力學，第6章介紹多體系統動力學的數值求解，第7、8章介紹MBDyn的使用方法，第9章介紹MBDyn的場景應用。
    本書可供力學、航天、機電等學科本科及研究生學習，也可作為航天、力學工程師的參考用書。
作者介紹
魏承//張越//谷海宇//譚春林//趙陽|責編:張艷芬
目錄
前言
第1章  多體系統動力學概述
  1.1  概述
  1.2  對技術和產業發展的分析
  1.3  國內外發展現狀與存在問題
    1.3.1  多剛體動力學研究現狀
    1.3.2  柔性體動力學研究現狀
    1.3.3  接觸碰撞動力學研究現狀
    1.3.4  數值求解研究現狀
    1.3.5  多體動力學軟體研製現狀
  1.4  本書章節劃分
第2章  多剛體系統動力學建模
  2.1  單剛體動力學
    2.1.1  坐標系定義
    2.1.2  單剛體運動學
    2.1.3  單剛體動力學方程
    2.1.4  四元數歸一化約束
  2.2  多剛體動力學
    2.2.1  MARKER點
    2.2.2  彈性連接
    2.2.3  約束與驅動
  2.3  多剛體系統動力學方程
第3章  小變形柔性體動力學建模
  3.1  柔性體的動能與質量矩陣
  3.2  彈性力與廣義力
  3.3  柔性多體系統約束描述
  3.4  柔性多體系統動力學方程
  3.5  微分-代數混合方程組的解法
第4章  大變形柔性體動力學建模
  4.1  ANCF方法
  4.2  索梁單元動力學建模
    4.2.1  三維全參數梁單元模型
    4.2.2  梯度預設的索梁單元模型
    4.2.3  可變長度柔性索梁單元模型
    4.2.4  考慮熱應力的ANCF梁單元模型
  4.3  薄膜/板殼單元動力學建模
    4.3.1  ANCF薄膜/板殼單元模型
    4.3.2  Reissner薄膜/板殼單元模型
  4.4  實體單元動力學建模
    4.4.1  四面體單元模型
    4.4.2  六面體單元模型
  4.5  流體單元動力學建模
    4.5.1  連續介質力學基礎
    4.5.2  RANCF公式
    4.5.3  ANCF流體單元模型
    4.5.4  RANCF形函數
    4.5.5  流體單元系統動力學模型
第5章  接觸碰撞動力學
  5.1  碰撞檢測
    5.1.1  複雜機械構型的精細幾何描述

    5.1.2  大規模幾何片元碰撞檢測
    5.1.3  碰撞檢測演算法框架
  5.2  法向碰撞力模型
    5.2.1  恢復係數法
    5.2.2  非線性彈簧模型
    5.2.3  非線性彈簧阻尼模型
    5.2.4  有限元接觸方法
  5.3  摩擦力模型
    5.3.1  庫侖模型
    5.3.2  庫侖+黏滯模型
    5.3.3  靜摩擦+庫侖+黏滯模型
    5.3.4  Stribeck模型
    5.3.5  Dahl模型
    5.3.6  Lugre模型
    5.3.7  基於切向嵌入量的非線性摩擦模型
    5.3.8  非線性庫侖摩擦模型
第6章  多體系統動力學數值求解
  6.1  約束多體系統動力學方程
    6.1.1  拉格朗日力學原理
    6.1.2  Hamilton力學原理
  6.2  多體系統約束方程
    6.2.1  約束力
    6.2.2  多柔體DAE微分指標
  6.3  二階微分系統的數值阻尼積分方法
    6.3.1  隱式歐拉法
    6.3.2  Newmark法
    6.3.3  HHT-α法
    6.3.4  BDF積分方法
    6.3.5  隱式龍格-庫塔法
  6.4  一階微分系統幾何積分法
    6.4.1  基本歐拉法
    6.4.2  辛歐拉法
    6.4.3  辛St.rmer-Verlet法
  6.5  投影幾何積分方法
    6.5.1  位置約束投影
    6.5.2  動量約束投影
第7章  MBDyn說明
  7.1  MBDyn概述
    7.1.1  MBDyn描述
    7.1.2  MBDyn結構
  7.2  MBDyn使用方式
    7.2.1  MBDyn打開方式
    7.2.2  MBDyn代碼格式
  7.3  MBDyn配置方案
    7.3.1  剛體
    7.3.2  幾何體
    7.3.3  標記點
    7.3.4  材料
    7.3.5  約束
    7.3.6  柔性節點

    7.3.7  截面
    7.3.8  柔性體單元
    7.3.9  相機（CAMERA）
    7.3.10  輸入（INPUT）
    7.3.11  輸出（OUTPUT）
    7.3.12  求解器設置（SOLVER）
    7.3.13  其他設置
  7.4  MBDyn使用實例
    7.4.1  剛體動力學
    7.4.2  柔性索梁動力學
    7.4.3  柔性薄膜/板殼動力學
    7.4.4  接觸摩擦動力學
    7.4.5  接觸碰撞動力學
第8章  MBDyn的前後處理及聯合模擬
  8.1  基於SolidWorks的前處理可視化建模
    8.1.1  URDF文件概述
    8.1.2  從SolidWorks中導出URDF文件
    8.1.3  基於URDF的MBDyn動力學建模
  8.2  基於GMSH的CAD模型網格劃分前處理
  8.3  基於Paraview的三維可視化后處理
    8.3.1  動畫輸出
    8.3.2  在動畫中顯示柔性體的應力應變
    8.3.3  包絡網格與系統中心坐標系顯示
  8.4  基於MATLAB/Simulink的控制系統聯合模擬
    8.4.1  MBDyn的聯合模擬參數定義
    8.4.2  Simulink中的聯合模擬設置
    8.4.3  MBDyn與Simulink模擬后處理
  8.5  基於Python的機器學習訓練
    8.5.1  倒立擺模型搭建
    8.5.2  強化學習訓練
  8.6  相機視角場景模擬和圖片輸出
第9章  MBDyn場景應用
  9.1  空間機械臂動力學模擬
    9.1.1  動力學模型的建立
    9.1.2  力矩輸入模式
    9.1.3  速度輸入模式
    9.1.4  位置輸入模式
  9.2  四足機器人動力學模擬
    9.2.1  姿態控制模擬
    9.2.2  步態模擬
    9.2.3  四足機器人在不同地面環境上運動模擬
  9.3  人體動力學模擬
    9.3.1  人體動力學模型搭建
    9.3.2  人體運動控制模擬
  9.4  空間充氣展開繩網動力學模擬
    9.4.1  空間充氣展開繩網捕獲系統概述
    9.4.2  收口動力學建模與分析
    9.4.3  非合作目標捕獲分析
  9.5  繩系衛星動力學模擬
    9.5.1  繫繩衛星重力梯度被動展開

    9.5.2  繫繩衛星重力梯度穩定模擬
參考文獻

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