1。2 板式结构在各工程领域中的应用

1。2。1 板式结构在发动机叶片领域的研究

1。2。2  板式结构在航天器太阳能帆板领域的研究

1。3 有限元法介绍

对板式结构进行分析，有限元法是不可替代的。随着科学技术的迅速发展，各 种先进的技术被引入到有限元的探索中，计算机技术在这时便得到了普及，有限元 法在这一过程中有了很大的发展，它的计算方法相对于以前的力学计算方法优势十

分明显，在工程分析中的地位越来越重要。目前有限元法已经成为工程设计和科研 领域中应用最多的方法之一，解决了很多经典方法很难破解的难题，显著地提高了 各国经济建设的水平。

有限元法是一种数值计算方法，变分法是它最初发展的基础，微分方程的求解 过程一向都令求解者十分犯难，而有限元法就很好的解决了这个问题。该计算方法 建立在复杂的理论基础之上，人为计算很难得到相应的计算结果，所以有限元发法 的计算多借助于计算机，运用分片近似的思想，由部分导出整体的方法求解各种复 杂的工程问题。首先，将要求解的内容或者模型分解成有限个单元，这个过程称为 离散化。接着，通过每个单元的位移分布规律进行分片近似，在这一过程中，还要 按变分原理和能量原理建立节点和位移之间的对应的关系。最后，把得到的所有关 系结合起来建立成微分方程组，通过求解方程组就可以得到相互之间的关系，矩阵 的应用、大型计算机的求解使有限元法与众不同。这就是有限元法的创意与精华所 在。离散化是整个有限元分析的基础，没有它的铺垫，有限元法是很难发展起来的； 分片近似技术是有限元法的中心内容。

有限元法的特点：（1）理论基础做到了尽量的扼要，物理概念也相对较为明确；

（2）计算方法与很多学科是通用的，应用范围特别广；（3）无论结构多么复杂都 能解决；（4）计算格式规范清晰，便于程序化使用。所以，有限元法已被现代科学 所公认，它是工程分析中最为有效的手段，受到普遍的重视和广泛的应用[5]。

1。4 柔性体动力学仿真的介绍

本文研究的是弹性模量相对较小的板式结构，其实是对柔性体构件的研究。当 今各行各业都会涉及工程领域，而工程实际也开始变的越来越复杂，机械系统以前 的运行与调整速度慢、安全性普遍较低，但是现在的要求在不断的向前发展，在这 种情况在，系统的材料也必然向着轻质柔性的方向发展。系统在不同的工作条件下， 表现出的性能也有差异，在平稳的工作环境下，系统一般会表现出较为稳定高效的 一面，而在较为恶劣的环境下，系统的性能往往不能得到很好的保证。这时，对柔 性体的研究越是深入与细致，对工程实际的帮助就越大。

柔性体动力学仿真是近二十年才被人们关注起来的，它在航天器，各类机械臂， 海洋探测器，高速运载的车辆以及军事领域中在向核心地位迈进。航天领域在高科 技领域中一直处于领先位置，所以它是最先开始研究柔性体的[6]。接着，太空机械

臂，现代兵器制造，先进汽车制造业慢慢发现了柔性体动力学研究的重要性，由此 可以看出，当今的高科技领域中，柔性体动力学仿真的研究是不可或缺的，这直接 影响着经济的发展、科技的创新以及工业生产中的高速性与安全性。

至今为止，柔性体动力学仿真的研究大致经历了三个阶段：第一阶段的动力学 仿真是借助直接计算为基础的，第二阶段的研究对象是不同部分相结合的研究，第 三阶段是趋向于不同学科之间的交叉。以直接计算为基础的初期阶段，大多数研究 者是将重点放在了力学研究上。二十世纪七十年代，计算机进一步推广，在德国、 美国等工业十分发的的国家，从事力学研究的工作者开始对机械机构进行模拟化， 并且通过计算机将这些模拟进行数字化，从而得到更加便于分析和计算的数字模型， 从这时候开始，柔性体的研究开始步入了系统化与专门化。