Математическое моделирование механических систем со многими степенями свободы
Авторы: Журавлёв Ю.В.
Опубликовано в выпуске: #9(21)/2013
DOI: 10.18698/2308-6033-2013-9-1117
Раздел: Математическое моделирование | Рубрика: Моделирование в технике
В статье развита методология математического моделирования механических систем со многими степенями свободы с опорой на фундаментальные классические принципы лагранжевой механики и построение математической модели в виде системы уравнений Лагранжа второго рода, преобразуемых в гамильтонову систему в форме Якоби. По данной методике получена система Якоби - модель спуска осесимметричных груза и парашюта в земной атмосфере в режиме потенциального обтекания с наполненным куполом парашюта. Для модели в виде шарнирной связки двух твердых тел с девятью степенями свободы получены выражения кинетического потенциала и обобщенных сил. Предложена алгоритмизация дальнейших этапов исследования с использованием многошагового экстраполяционного метода Адамса для интегрирования системы Якоби и численного дифференцирования кинетического потенциала по обобщенным координатам. Обсуждаются вычислительные и методические погрешности результата численного дифференцирования. Дан обзор работ по проблеме регуляризации алгоритмов численного дифференцирования.
Литература
[1] Гантмахер Ф.Р. Лекции по аналитической механике. Е.С. Пятницкий, ред. 3-е изд. Москва, Физматлит, 2005, 264 с.
[2] Лурье А.И. Аналитическая механика. Москва, Наука, 1961, 824 с.
[3] Дубошин Г.Н. Небесная механика. Аналитические и качественные методы. 2-е изд. Москва, Наука, 1978, 457 с.
[4] Голубев Ю.Ф. Основы теоретической механики, 2-е изд. Москва, Изд-во МГУ, 2000, 719 с.
[5] Shampine L.F., Gordon M.K. Computer solution of ordinary differential equations; the initial value problem. San Francisco, Freeman and Company, 1975, 318 p.
[6] Gear C.W. Numerical initial value problems in ordinary differential equations. Prentice-Hall, 1971, 253 p.
[7] Холл Дж., Уатт Дж. Современные численные методы решения обыкновенных дифференциальных уравнений. Москва, Мир, 1979, 312 с.
[8] Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы. Москва, Наука, 1987, 600 с.
[9] R. van Wyk. Variable Mesh Multistep Methods for Ordinatory Differential Equations. J. Comput. Phys., 1970, vol. 5 (2), pp. 244-264
[10] Хайрер Э., Нёрсетт С., Ваннер Г. Решение обыкновенных дифференциальных уравнений. Нежесткие задачи. Москва, Мир, 1990, 512 с.
[11] Тихонов А.Н. О решении некорректно поставленных задач и методе регуляризации. ДАН СССР, 1963, т. 151, № 3, с. 501-504
[12] Стечкин С.Б. Наилучшее приближение линейных операторов. Мат. заметки, 1967, т. 1, № 2, с. 137-148
[13] Васин В.В. Об устойчивом вычислении производной в С. ЖВММФ, 1973, т. 13, № 6, с. 1383-1389
[14] Cullum J. SIAM J. Num. Anal., 1967, vol. 8 (2), pp. 254-262
[15] Curtis A., Reid J.K. J. Inst. Math. Appl., 1974, vol. 13, pp. 121-126
[16] Stepleman R.S., Winarsky N.D. Mathematics of Computation, 1979, vol. 33 (148), pp. 1257-1264
[17] Dumontet J., Vignes J. Determination du pas Optimal Daus le Calcul des Derivees sur Ordinatoner R.A.I.R.O. Analyse Numerique. Numerical Analysis, 1977, vol. 11, № 1, pp. 13-25
[18] Уилкинсон, Райнш. Справочник алгоритмов на языке АЛГОЛ. Линейная алгебра. Москва, Машиностроение, 1976, 600 c.