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老树新枝金针度人----洪嘉振著《计算多体系统动力学》评介: Mech 2013-12-6 23:29; 科技史上不乏这样的例子，几乎山穷水尽的领域忽然峰回路转，犹如老态龙钟的古树长出新枝，令人耳目一新。多体系统动力学便是如此。多体系统动力学经历了漫长而曲折的发展过程，由刚体动力学发展为多刚体系统动力学，最终成为多体系统动力学。即使不包括刚体平面运动和定轴转动这些较为简单的情形，由Euler 和Lagrange 等奠定基础的经典刚体动力学已有二百多年的历史。进入本世纪，除陀螺力学有较大进展并有效地应用于工程技术外，从基本理论角度看，刚体动力学几乎陷入“山重水复疑无路”的境地。然而，进入六十年代，R. E. Roberson 和J. W. Wittenburg 创造性地将图论方法引入刚体动力学，T. R.Kane 建立了利用准坐标表述D’Alembert 原理，H. J. Fletcher 及W. W. Hooker 和G. Margulies 发展了Newton-Euler 方法，这些工作将刚体动力学的研究推进到一个新的阶段：多刚体系统动力学。到了七十年代，柔体动力学又悄然兴起，P. W. Likins 、W. W. Hooker 、L. Meirovitch 彼此独立地提出柔性体位形的混合坐标描述，克服以往分别处理构件大范围运动和局部弹性振动而不能计及两者耦合的不足，标志着多刚体系统动力学又向前发展，形成了柔性多体系统动力学。八十年代以来，国外DADS 、DAMS 、ADAMS 等大型商业多体计算软件相继问世。同时，国内黄文虎、刘延柱、陈滨、洪嘉振等学者在多体系统动力学方面也作出了重要贡献。多体动力学异军突起决非偶然。它是对工程问题迫切需求的回应。工程中的航天器、车辆、机械人等系统都是由大范围运动单元构成的多体系统。随着科学技术的发展，使得这些系统向大型、高速、带控制系统与结构上的多闭环等更复杂的方向发展。例如，航天器正由单个主体加若干鞭状天线的卫星趋向庞大的多体部件在轨道上拼装而成的空间站系统，这些系统携带巨型操作机械臂，装有庞大的太阳电池阵和天线阵。多体系统的动力学行为也愈来愈复杂，如大型高速机械系统各部件全局运动与构件本身局部振动的耦合，非线性动力学行为的出现等。这些都使力学工作者面临新的机遇和挑战。同时，计算机的迅速发展及其在工程中分析、设计、制造等各环节的广泛应用为力学工作者提供了新的方法和手段。在这种背景下，计算多体系统动力学应运而生，其任务是建立多体系统运动学和动力学程式化的数学模型并软件实现，开发和实现处理数学模型的计算方法，采用动画显示等方式有效地进行数据后处理。在多体系统动力学这一重要学科领域中已有若干优秀著作。例如、E. J. Haug 著Computer Aided Kinematics and Dynamics of Mechanical System 、A. A. Shabana 著Dynamics of Multibody Systems 、H. Bremer 和F. Pfeiffer 著Elastische Mehrkorpersysteme 、陆佑方著《柔性多体系统动力学》、黄文虎等著《多柔体系统动力学》等。与这些著作相比，洪嘉振著《计算多体系统动力学》有其独特之处。首先，该书不仅全面准确地阐述了计算多体动力学的知识，而且抓住多体模型及其分析的算法实现这一关键突出体现了计算多体动力学处理问题的方法。正是在这种意义上，我们称该书是“金针度人”。其次，该书将理论推导、计算方法和软件实现三部分内容相互贯通。以著者开发的多体系统动力学仿真软件系统DAMB 和CADAMB 为依托，叙述多体系统建模和分析方法。第三，该书密切结合工程问题，软件DAMB 和CADAMB 均已应用于解决多种工程问题，特别是CADAMB 在分析卫星太阳帆板展开过程时得到了优于国外大型商业软件的结果。最后，该书不仅筛选了国内外在相关领域内的成熟成果，更是总结了著者及其所领导的上海交通大学多体系统动力学研究集体在该领域的主要研究成果。《计算多体系统动力学》共分四篇十四章。第一篇四章叙述刚体运动学和动力学、数值方法等力学和数学基础知识。第二篇四章和第三篇两章分别阐述多刚体系统动力学的Lagrange 模型及其算法和Descartes 模型及其算法，两篇内容基本是彼此独立。最合一篇四章是关于刚－柔混合多体系统动力学，除基本知识外，还系统地总结了著者提出的柔性多体系统动力学的单向递推组集建模方法。《计算多体系统动力学》的著者洪嘉振1966 年毕业于清华大学工程力学与数学系六年本科。1978 年起为上海交通大学精密仪器系研究生，进行陀螺力学研究。1980 年毕业并在工程力学系任教。1982 年获得工学硕士学位，是我国恢复学位制度后的第一批硕士学位获得者。1985 年晋升为副教授，1988 年晋升为教授，1993 年由国务院学位委员会批准为一般力学专业博士生导师。现任上海交通大学建筑工程与力学学院副院长，工程力学系主任。兼任教育部工科力学课程教学指导委员会委员、国家自然科学基金委员会数理学部评议组成员、中国力学学会一般力学专业委员会副主任、上海力学学会常务理事、上海力学学会动力学与控制专业委员会主任、《一般力学学报》副主编、《计算力学学报》副主编等职。他先后主持完成多项国家自然科学基金、教育部博士学科点专项基金项目。曾获得国家自然科学四等奖、航空航天部科技进步一等奖、教育部科技进步二等奖和三等奖、国家体委科技进步三等奖。获得首批国务院与教育部授予的“全国做出突出贡献的中国硕士学位获得者”称号。他与其他学者合著的《分析动力学》和《多刚体系统动力学》分别获得教育部优秀教材一等奖和二等奖。《多刚体系统动力学》一书对该学科在中国的发展起了重要推动作用，据中国科学引文数据库1989-1995 年数据(315 种期刊) 和1996-1997 年数据(582 种期刊) 查询，该书被28 位作者在25 种期刊上引用40 次；另据不完全统计，该书还被国内外学术会议论文引用30 余次，被专著和学位论文引用50 余次。洪嘉振教授还主编有论文集《多体系统动力学 ¾ 理论、计算方法与应用》和《多体系统动力学与控制》。《计算多体系统动力学》是教育部研究生工作办公室首批推荐的研究生教学用书，并受到教育部研究生教材建设专项经费和上海市研究生教育专项经费资助。该书受到同行专家好评。刘延柱教授认为该书“无论在深度和广度上都远远超过10 年前我们共同编著的《多刚体系统动力学》”。在充分肯定《计算多体系统动力学》一书的同时，笔者也认为该书尚存在欠缺。书中所论述的算法仅是直接数值算法，而没有涉及符号－数值计算。著者在这方面也有重要贡献，所领导的课题组开发了基于符号语言Mathematica 的多体系统动力学符号建模软件，并应用于机车车辆动力学等工程领域。此外，该书对计算多体动力学中的一些专门问题，如代数－微分方程的数值算法、柔体模态的选取与截断准则、动力刚化现象等涉及不多，可以预期这些问题将在洪嘉振教授主持的国家自然科学基金重点项目的研究中取得新的成果。计算多体系统动力学是门涉及多体系统动力学、计算方法与软件工程的交叉学科，是一般力学工程应用的重要方面。我们预期《计算多体系统动力学》将吸引和指导更多的科技工作者特别是青年科技工作者投身于这一有重要应用价值和广阔发展前景的研究领域。发表于：商丘师范学院学报 , 16 ,4(2000): 120- 封 3; 个人分类: 书文评论|6729 次阅读|0 个评论

[转载]Maplesim入门免费网络培训课程报名:30天免费试用: COMSOLFEM 2011-1-24 09:50; Maplesim 入门免费培训课程邀请函（ 30 天免费试用）软件简介：关于 Maple ： Maple 是一个强大的数学计算、处理和分析的工具，内置超过 4,000 多个数值和符号计算命令，覆盖几乎所有的数学分支，能够方便地对基于数学公式的系统模型进行分析和仿真，解决研究和工程计算领域中的问题。关于 MapleSim ： MapleSim 是一个与众不同的物理建模工具，建立在符号 + 数值混合计算引擎基础之上，能够有效地管理工程系统模型（例如多领域系统或控制工程中控制对象模型）中涉及的复杂数学问题。研究人员和工程师可以使用广泛的分析工具深入了解他们的系统，同时减少模型开发时间，生成高保真、高性能的模型。演讲主题：此次网络研讨会将 step by step 介绍 MapleSim 的基本操作，为您提供开始建立模型并进行分析的关键步骤。这些主题包括： ·MapleSim 使用环境介绍（模型导航、项目管理、参数设置、仿真选项、帮助、添加模型注释、图形等） · 创建一个 RLC 电路模型 · 多体系统建模和 CAD 数据的读取 · 构建一个简单的多体机械系统模型 · 创建基于数学公式的自定义模型元件 · 创建一个基于用户自定义数据表的非线性弹簧阻尼器 · 代码生成，与 Simulink/LabView/VeriStand 的连接 · 开放式问答时间： 2011 年 2 月 22 日，星期二， 15:00 ～ 16:00 地点：网址会在开始前两小时发至确认邮箱参加对象：不限报名方式： 1. 填写以下回执并发送 marcom@cybernet.sh.cn 2. 报名热线： 021-64227122/7123 胡小姐回执单参加研讨会名称： * Maplesim 入门免费培训课程学校院系用户姓名职务职称联系电话 Email #30 天免费试用 # ： MapleSim_Evaluation_doc 关于 Maplesoft Maplesoft 是全球领先的工程、科学研究和数学计算的高性能软件开发商。公司产品的体现了 “Given great tools, people can do great things” 的理念。 Maplesoft 公司的核心技术包括世界上最强大的符号计算引擎和创新的物理建模技术，这些领先的技术提供了尖端的工具用于设计、建模、和高性能仿真。 Maplesoft 公司的产品帮助用户降低出错率、缩短设计时间，以及管理数据、模拟和结果。 Maplesoft 产品组合包括 Maple ，解决各种复杂的数学问题和创建丰富的技术文档；以及 MapleSim ，用于对物理系统的高性能、多领域建模和仿真。全球众多的公司和机构在几乎所有的技术领域中应用着 Maplesoft 的解决方案，用户渗透超过 96 ％的世界主要高校和研究所，包括 MIT, Stanford, Oxford, the NASA Jet Propulsion Laboratory, the U.S. Department of Energy 等，他们使用 Maplesoft 解决方案提高教学和研究工作；商业用户覆盖超过 81 ％的世界财富五百强企业，如 Ford 、 BMW 、 Bosch 、 NASA 、 Boeing 、 Bloomberg 、 Microsoft Research 、 DreamWorks 等，应用领域包括汽车、航空航天、电子、国防、能源、金融服务、船舶、快速消费品、娱乐等。 2007 年， Maplesoft 与丰田成为战略合作伙伴，开发新一代 MBD 技术应用于汽车工业。 Maplesoft 是 CYBERNET Systems 集团下属全资子公司，中国代表处是莎益博工程系统开发（上海）有限公司。更多信息，请访问： www.cybernet.sh.cn CYBERNET/Maplesoft 市场部; 个人分类: 免费资源|1643 次阅读|0 个评论

[转载]【Maplesim体验】傻瓜，高性能，多体库: COMSOLFEM 2010-12-6 21:58; 1. 基于数学方程的面向对象MBD。Maple的强项是方程推导，MapleSim将这个功能延伸到工程领域，使用Maple推导方程和数学分析，然后导入到MapleSim中成为自定义元件。好处是：无需编程知识就可以快速将理论转化MapleSim模型。 2. MapleSim的多体库。 3. 仿真速度。MapleSim的logo就是High performance Simulation。与其他软件相比，MapleSim使用了符号引擎，相同的模型，Maplesim会或多或少地快一些。手头有很多这种对比的案例。缺点是帮助系统内的信息不详细，改进中...。转自一个论坛的讨论帖，我也有类似的体会，但不如以上说的更专业; 个人分类: 联系我|2624 次阅读|0 个评论

【论文】多体动力学的几何积分方法研究进展: 热度 1 yahuang 2009-6-16 15:45; 今年发表的一篇有关于多体动力学计算的一篇综述文章，希望对大家有所帮助，起到抛砖引玉的作用，那就荣幸之至。摘要: 动力系统的几何积分研究是近20年来工程计算领域非常活跃的方向。多体动力学方程（微分方程，微分代数方程）是一类典型的动力系统，将其从Lagrange体系向Hamilton系统过渡，目的在于从欧氏几何过渡到辛几何形态，将对偶变量引入到力学研究中，然后利用辛几何的数学框架对多体系统动力学方程进行数值计算，可以预知多体动力学系统的一些定性信息，并在数值离散时能保持这些定性性质特征，尤其在表示关键的物理意义时需要强调保持这些几何性质。本文简要介绍多体系统（无约束多刚体系统、完整约束多刚体系统和柔性多体系统）的Hamilton正则方程的建立和几何积分方法的构造，着重介绍了在多体动力学计算中非常有应用前景的高阶辛算法（合成辛算法、分裂合成辛算法和辛精细积分法）、多辛算法，以及广义Hamilton 系统与Lie 群积分方法等计算几何力学方法，并对Lie 群积分的投影方法、流形局部坐标法等方法进行了阐述力学进展: http://www.cstam.org.cn/lxjz/qikan/Cpaper/zhaiyao.asp?bsid=2006782; 个人分类: 科研|5074 次阅读|3 个评论

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