摘要刚柔耦合系统是现代工程中广泛存在的一类复杂动力学系统，其建模与仿真方法的精度和效率直接影响着高端装备的设计水平与运行安全性。本文针对刚柔耦合多体系统的动力学建模问题，系统比较了浮动参考系法、绝对节点坐标法和任意拉格朗日-欧拉描述法三种主流建模方法的数学框架与适用条件，揭示了各方法在描述大范围运动与大变形耦合时的本质差异。在此基础上，本文提出了一种基于绝对节点坐标法结合自适应广义-αα时间积分策略的高精度建模方法。该方法通过构造具有克罗内克积形式的单元质量矩阵和刚度矩阵，并引入基于能量范数的误差估计与步长调节机制，有效兼顾了大变形描述能力与长期仿真稳定性。以一个旋转柔性梁和柔性空间机械臂为数值算例，验证了所提方法在大范围旋转运动与大变形耦合情形下的精度优势与收敛特性。研究表明，绝对节点坐标法配合高阶时间积分格式能够在刚柔耦合强度较大的工况下保持能量耗散误差低于0.5%0.5%，为复杂刚柔耦合系统的动态特性分析提供了可靠的计算工具。关键词：刚柔耦合；多体动力学；绝对节点坐标法；浮动参考系法；广义-αα方法；自适应积分目录摘要1 问题重述与研究背景1.1 刚柔耦合问题的工程本质1.2 建模方法的演进与现有方法的不足1.3 本文的研究目标与技术路线2 基本理论框架与连续介质力学基础2.1 运动学描述的基本变量与坐标系统2.2 刚柔耦合系统的能量泛函与变分原理2.3 约束处理的一般方法3 三种主流建模方法的数学框架与比较分析3.1 浮动参考系法3.2 绝对节点坐标法3.3 任意拉格朗日-欧拉描述法3.4 三种方法的统一框架与适用性判据4 基于绝对节点坐标法的系统建模方法4.1 高阶ANCF梁单元构造4.2 质量矩阵与刚度矩阵的精确积分4.3 系统动力学方程的组装5 自适应广义-αα时间积分策略5.1 广义-αα方法的基本格式5.2 参数选取与谱半径特性5.3 基于能量范数的自适应步长调节5.4 非线性方程组的牛顿迭代求解6 数值算例与结果分析6.1 旋转柔性梁的动力学响应6.2 柔性空间机械臂的刚柔耦合分析7 结论与展望1 问题重述与研究背景