359北京大学学报(自然科学版)第59卷第3期2023年5月ActaScientiarumNaturaliumUniversitatisPekinensis,Vol.59,No.3(May2023)doi:10.13209/j.0479-8023.2023.014飞网捕获机构中受约束绳索的建模方法研究李志相1,2张航蓝2时军委1杨文淼1赵振2,†1.中国航天科技集团有限公司空间结构与机构技术实验室,上海201109;2.北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京100191;†通信作者,E-mail:bhzhaozhen@buaa.edu.cn摘要针对飞网捕获系统中大量非光滑接触以及刚柔耦合造成的动力学建模困难问题,提出一个简化模型。该模型将收口绳索与收口环和分离体之间的接触视为滑移关节,并采用约束方法开展动力学研究。考虑到滑移关节的碰撞,引入接触刚度,建立滑移关节的接触动力学方程。利用绝对节点坐标法描述绳索单元,采用虚功原理建立绳索单元动力学模型;对于分离体等刚体,采用四元数描述,建立刚体含约束动力学方程。对收口系统的收口过程建模仿真,得到绳索和牵引质量块的运动规律,并对比不同收口环数目下的收口时间和收口程度。研究结果表明,收口环的数目增加可以使边线绳收缩得更加紧凑,但较多的收口环会延长收口时间,降低收口效率。关键词飞网捕获;受约束柔索;滑移关节;绝对节点坐标法ModellingMethodsofConstrainedFlexibleRopesinCaptureNetSystemLIZhixiang1,2,ZHANGHanglan2,SHIJunwei1,YANGWenmiao1,ZHAOZhen2,†1.SpaceStructureandMechanismTechnologyLaboratory,ChinaAerospaceScienceandTechnologyGroupCo.Ltd.,Shanghai201109;2.SchoolofAeronauticScienceandEngineering,BeihangUniversity,Beijing100191;†Correspondingauthor,E-mail:bhzhaozhen@buaa.edu.cnAbstractDuetothedifficultyofdynamicalmodellingofconstrainedflexibleropesfortheclosureprocesscausedbythepresenceofnon-smoothcontactsandrigid-flexiblecouplingproblem,asimplifiedmodelisprovided.Thecontactsbetweentheropesandtheringsortheseparatorsareconsideredasslipjoints,andthedynamicalstudiesareconductedusingtheconstraintmethod.Consideringthecollisionoftheslipjoint,thecontactstiffnessisintroducedandthecontactdynamicsequationsoftheslipjointareestablished.Theabsolutenodalcoordinateformulationisusedtodescribethemotionofropeelement,andthedynamicsmodelofwhichcanthenbeestablishedthroughtheprincipleofvirtualwork.Forrigidbodiessuchasseparators,theq...
