拖拽下大变形柔性线缆力学特性分析与测试

来源：机械工程学报杂志2015年第23期北京时间：

作者：游斌弟, 郑天骄, 陈军, 杨斌久, 赵阳

单位：1. 哈尔滨工业大学船舶与海洋工程学院 威海 264209；；2. 哈尔滨工业大学航天学院 哈尔滨 150001

摘要：为克服布线时柔性线缆因复杂空间形态而导致的难以精确地描述其运动状态、力学性能等问题，基于弹性细杆思想，建立大变形柔性线缆动力学模型，分析大变形线缆力学特性。建立线缆考虑空间约束、自重及拖拽与摩擦作用的动力学模型；推导大变形线缆的本构关系与运动参数表达式，并进一步构建典型运动情形下大变形柔性线缆的动力学模型；通过对线缆力学特性进行仿真分析与试验测试，得到了弯曲与拖拽运动下线缆的几何姿态、运动规律及受力情况。结果表明，弯曲线缆的曲率极值点为关键点，决定线缆整体运动形态与受力的趋势；线缆的拖拽运动类似于行波传动；同时试验实现了通过线缆力学模型逆推出其空间形态，验证了所建模型的正确性，为线缆路径规划提供了理论依据。

关键词：大变形,动力学建模,仿真与试验,柔性线缆；

基金资助：国家自然科学基金(51205079, 51575126)、微小型航天器技术国防重点学科实验室开放基金(HIT.KLOF.01507374)和哈尔滨工业大学科研创新基金(HIT.NSRIF.2015110)资助项目