摘要：蛙式打夯机的建模与数值模拟问题是典型的受到多个含摩擦单边约束作用的多体系统动力学问题。通过对蛙式打夯机及其工作环境的合理假设,建立蛙式打夯机的简化多体模型。利用第一类拉格朗日方程,得到其动力学方程,它受到两个含摩擦单边约束的作用。采用冲量-速度层面上的时间步长算法以及与判断stick-slip状态转换条件等价的线性互补公式,对蛙式打夯机的整个工作过程进行数值模拟。计算结果完整地模拟了蛙式打夯机的行进过程中的stick-slip现象和周期性离地-夯击地面的过程。利用数值结果对衡量打夯机性能的两个重要参数,即蛙式打夯机行进速度和每次夯击过程中地面吸收的机械能进行计算。

关键词：蛙式打夯机 单边约束 多体系统 库仑摩擦 线性互补 

单位：北京航空航天大学航空科学与工程学院 北京100191