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申请/专利权人：北京理工大学;北京理工大学唐山研究院
摘要：本发明涉及光纤动力学领域，具体为一种基于离散微分几何理论的光路动力学应力计算方法，基于离散微分几何理论建立了光纤运动学框架，能够在简化光纤自由端并降低计算量的同时，保证计算结果具有良好的鲁棒性与精度；随后基于运动学框架由弹性势能推导出描述光纤装配过程中拉伸力、弯曲力、扭转力、扭矩、轴向应力和切向应力的动力学模型；基于Newmark隐式算法提出了预测下一时刻光纤位姿的动力学稳定求解方法；此外研究了碰撞检测以及接触力的碰撞响应策略，实现了光纤装配仿真的稳定计算与物理意义上的接触碰撞响应效果。
主权项：1.一种基于离散微分几何理论的光路动力学应力计算方法，其特征在于，包括：S1、建立光纤的几何表示形式，并基于几何特性确定包括光纤拉伸应变、弯曲应变以及扭转应变的光纤运动学框架；S2、将光纤离散化为多个节点和圆柱线段，确定表征离散化后光纤位姿的广义坐标系，并结合光纤运动学框架得到离散化后光纤每个线段上的拉伸应变以及每个节点上的弯曲应变、扭转应变；S3、利用离散化后得到的拉伸应变、弯曲应变和扭转应变分别计算光纤的拉伸弹性势能、弯曲弹性势能以及扭转弹性势能；S4、利用光纤的拉伸弹性势能、弯曲弹性势能以及扭转弹性势能得到光纤中每个节点上的拉伸力、弯曲力、扭转力及每条线段上的扭矩，并由节点上的力计算出轴向应力和切向应力；S5、确定广义外力、广义速度阻尼力以及广义质量矩阵，由牛顿定律得到包含广义弹性力、广义外力、广义速度阻尼力以及广义质量矩阵的光纤动力学方程；S6、为保证动力学方程求解的稳定性，基于Newmark隐式算法建立当前时刻的广义外力与光纤下一时刻的广义位移、广义速度以及广义加速度之间的运算关系，从而得到下一时刻的广义加速度、广义速度及广义位移；S7、由广义位移与广义坐标系之间的计算关系得到下一时刻光纤的广义坐标系，最后参照S2-S4得到下一时刻光纤节点上的力，以及下一时刻光纤上的轴向应力与切向应力。
全文数据：
权利要求：
百度查询： 北京理工大学 北京理工大学唐山研究院 基于离散微分几何理论的光路动力学应力计算方法
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