对柔性机械臂系统法向碰撞的研究柔性多体系统接触碰撞动力学是一种非定常的、瞬间的、变边界的、非线性的动力学，其中柔性多体接触碰撞动力学的关键问题在于怎样正确、高效地处理碰

撞过程。84698

在上世纪60年代末，Wu、Haug等提出了子结构法以用来解决柔性体碰撞问题【5】。此后，不少学者将此方法应用到柔性多体系统的碰撞力学中。Gou和Batzer采用子结构法数值仿真了一维弹性杆件和刚体的碰撞过程。丁遂亮使用有限单元法对柔性多体系统接触碰撞问题进行了研究【6】，并数值计算一柔性杆件和刚块的碰撞仿真。郭安萍使用子结构法对柔性杆件纵向接触碰撞进行了研究【7】。董富样利用有限元的方法建立柔性多体系统【8】。刘锦阳使用子结构法对碰撞柔体动力学问题进行了研究，基于Herz接触理论建立太阳帆板碰撞动力学模型【9】。Lankarani和Nikavesh在1990年给出了以恢复系数与Herz接触理论为基础的非线性弹簧阻尼模型【10】。经实验研究，与Herz接触理论结合的非线性弹簧阻尼模型较好地描述物体之间低速的接触碰撞。方建士，李宝玉等采用子系统法建立了考虑研究了动力刚化效应的系统刚柔耦合方程，研究了柔性梁作大范围旋转运动时的撞击动力学问题【11】。沈凌杰等利用绝对节点坐标法结合有限元方法建立柔性梁的动力学方程，研究了梁点面斜碰撞的问题【12】。顾金红等提出了柔性体含摩擦斜碰撞问题的混合分析模型法【13】。钱震杰等研究了柔性杆和柔性铰构成的机械臂的斜碰撞动力学问题【14】。

近些年，国内外学者在多体系统连续运动的建模理论、计算方法和实验研究等方面进行了大量研究,建立了可编程的多体系统刚柔耦合动力学建模理论和有效的数值求解算法,并建立了大型工程软件,例如ADAMS,ANSYS等，这些软件已经在众多工程问题的实践中得到应用，然而柔性多体系统动力学仍然有待进一步发展，因为：一是很多实际问题还没有完美解决；二是在安全、效率、速度等方面，实际中的系统有更高的要求，要求更复杂的模型【15】。论文网

多个系统之间的相互碰撞使碰撞动力学的特性发生变化，不仅如此，结构的柔性问题是系统更加复杂。因此，研究结构柔性问题，建立多体系统碰撞动力学方程建模理论，对多体系统动力学理论发展有重要意义【16】。

机械臂碰撞问题本质上是一个非连续、非光滑的、强非线性的多尺度动力学问题，是当前力学学科的前沿课题，本课题选题具有重要的理论意义和工程应用价值。本毕业论文将针对机械臂的碰撞动力学问题进行研究，考虑摩擦对于碰撞过程的影响。