一种沙地表面受扰的连续简易动力学模型

科技工作者之家 2021-08-06

受美国陆军研究署资助,麻省理工学院的研究人员提出一种沙地表面受扰的连续简易动力学模型。

颗粒入侵指物体与由颗粒物质组成的表面发生相互作用的现象,如车轮在沙地表面旋转。颗粒入侵是复杂的流动和力学现象,颗粒介质同时表现出类似固体和流体的特性。颗粒入侵的研究成果可应用于弹道学、流星撞击、深空探测等领域。然而,当前对于颗粒入侵的研究不够深入。为此,研究人员提出了基于摩擦屈服条件和自由分离的连续颗粒入侵模型。该模型采用物质点法构建,主要用于分析圆形带有履带齿的物体与颗粒表面的接触运动,履带齿沿径向有限突起,有助于牵引。首先以简单的颗粒连续体模型为基础,将罂粟籽用Drucker-Prager屈服准则建模为颗粒,获得描述颗粒分离行为和剪切屈服条件的公式。然后通过求解动量平衡方程,演化颗粒的流动过程。最后,通过添加动态惯性修正,使用动态阻力理论简化车轮运动模型。实验表明,该模型可以模拟车轮运动、板侵入、腿式机器人行走等过程。

这种颗粒入侵模型揭示了颗粒表面的动态力学特性,对改善行星探索机器人、腿式机器人、轮式运载平台等具有指导意义。

论文:Surprising simplicity in the modeling of dynamic granular intrusion

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来源:蓝海星智库

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模型 颗粒 力学 动力学

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