Kinematics and dynamics of multibody system based on natural and joint coordinates using velocity transformations

• Autorzy: Arczewski K.P. , Issa S.M.

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie współrzędnych naturalnych i względnych oraz transformacji prędkości w kinematyce i dynamice układów wieloczłonowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The equations of motion are initially formulated using natural coodinates. These coordinates are used to define the position of the system, kinematic joints between bodies, and forcing functions on and between the bodies. When using this system of coordinates the definition of initial system is straightforward. The equations of motion are then expressed in terms of relative joint coordinates with the use of velocity transformation method. The velocity transformation matrix relates the relative coordinates to the natural ones. The kinematic relationships for each joint type and the graph theory for identifying the system topology are used in constructing the velocity transformation matrix. Use of both natural and relative coordinates produces an efficient set of equations without loss of generality, then the equations of motion can be efficiently integrated.

PL

W pierwszej fazie modelowania matematycznego równania ruchu formułowane są we współrzędnych naturalnych. Współrzędne te zostały zastosowane do określenia położenia układu, połączeń kinematycznych między ciałami, a także do wyrażenia sił działających na ciała. Następnie równania ruchu wyrażone zostały za pomocą współrzędnych względnych do czego wykorzystano tzw. Metodę transformacji prędkości. Macierz transformacji prędkości wiąże oba układy współrzędnych. Macierz ta tworzona jest na podstawie informacji o rodzajach połączeń kinematycznych między ciałami oraz na podstawie informacji o topologii ukladu. Przy zastosowaniu obu rodzajów współrzędnych otrzymujemy równania ruchu w ogólnej postaci, które następnie mogą być efektywnie całkowane.

Słowa kluczowe

EN

analytical mechanics; multibody systems; mathematical modelling

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 1998
• Tom: nr 4
• Strony: 905--918
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Arczewski K.P.

• Institute of Aeronautics and Applied Mechanics, Warsaw University of Technology

autor

Issa S.M.

• Institute of Aeronautics and Applied Mechanics, Warsaw University of Technology

Bibliografia

• 1. ARCZEWSKI K., PIETRUCHA J., 1993, Mathematical Modelling of Mechanical Complex System, Vol 1, Discrete Models, Ellis Horwood Limited.
• 2. GARCIA DE JALON J., BAYO E., 1994, Kinematic and Dynamic Simulation of Multibody Systems, The Real-Time Challenge, Springer-Verlag.
• 3. GARCIA DE JALON J., UNDA J., AVEIXO A., 1986, Natural Coordinates for the Computer Analysis of Multibody Systems, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 56.
• 4. GARCIA DE JALON J., UNDA J., AVELLO A., JIMENEZ J.M., 1987, Dynamic Analysis of Three-Dimensional Mechanisms in Natural Coordinates, ASME Journal of Mechanisms Transmissions and Automation in Design, 109.
• 5. GIM G., NIKRAVESH P.E., 1992, Joint Coordinate Method for Analysis and Design of Mulutibody Systems: Part 2. System Topology, KSME Journal, 7, 26-34.
• 6. HUSTON R.L., 1990, Multibody Dynamics, Butterworth-Heineman.
• 7. JERKOVSKY W., 1978, The Structure of Multibody Dynamics Equations, Journal of Guidance and Control, 1, 3.
• 8. KIM S.S., VANDERPLOEG M.J., 1986, A General And Efficient Method for Dynamic Analysis of Mechanical Systems Using Velocity Transformations, ASME Journal of Mechanisms, Transmissions, and Automation in Design, 108, 2, 176-182.
• 9. NIKRAVESH P.E., 1988, Computer-Aided Analysis of Mechanical Systems, Prentice-Hail International.
• 10. SHABANA A.A., 1989, Dynamics of Multibody Systems, John Wiley & Sons.