We develop a referenced nodal coordinate formulation (RNCF) to study the dynamics of flexible bodies undergoing large-distance travels and/or high-speed rotations. RNCF is similar to the absolute nodal coordinate formulation (ANCF) but is presented in a noninertia reference coordinate system (RCS). The position vector and rotation matrix of the RCS describe translational and rotational motions of the system, whereas the nodal coordinates and slopes in a structure depict its large deformations, such that the generalized coordinates with multiple scales in length and time are automatically separated. We develop a parameter-irrelevant technique to derive the rotation equations of the system, where the influences of large deformations on the rotatory inertia tensors are embodied. The derived governing equations are simple and elegant, and consistent with the governing equations for rigid bodies, the floating frame of reference method, as well as ANCF. We verify the RNCF approach by three typical examples, including the spin-up maneuver, the high speed motor, and the flexible slider-crank mechanism. The results indicate that to achieve the same accuracy, the computational cost for RNCF is much lower than that for the corresponding ANCF in high-speed rotating systems. Moreover, the electrical solar wind sail spacecraft system is formulated by RNCF, and its propulsive efficiencies with respect to the spin rates of the E-sails are studied by full-scale models with over ten thousand degrees of freedom. RNCF provides an effective way to formulate and study the dynamics of vehicles, trains, ships, aircrafts, and spacecrafts.

我们开发了参考节点坐标公式（RNCF），以研究经历大距离行进和/或高速旋转的柔性体的动力学。RNCF与绝对节点坐标公式（ANCF）相似，但以非惯性参考坐标系（RCS）表示。RCS的位置矢量和旋转矩阵描述了系统的平移和旋转运动，而结构中的节点坐标和斜率描述了其较大的变形，因此具有多个长度和时间比例的广义坐标会自动分离。我们开发了一种与参数无关的技术来推导系统的旋转方程，其中体现了大变形对旋转惯性张量的影响。推导的控制方程式简洁明了，并与刚体的控制方程式，参考方法的浮动框架以及ANCF一致。我们通过三个典型示例来验证RNCF方法，包括旋转加速，高速电动机和柔性曲柄滑块机构。结果表明，要达到相同的精度，在高速旋转系统中，RNCF的计算成本要比相应的ANCF的计算成本低得多。此外，由RNCF制定了太阳风帆电动航天器系统，并通过具有超过一万自由度的全尺寸模型研究了其相对于电子帆旋转速度的推进效率。RNCF提供了一种有效的方法来制定和研究车辆，火车，轮船，飞机和航天器的动力学。浮动参考框架以及ANCF。我们通过三个典型示例验证了RNCF方法，包括旋转加速，高速电动机和柔性曲柄滑块机构。结果表明，要实现相同的精度，在高速旋转系统中，RNCF的计算成本要比相应的ANCF的计算成本低得多。此外，由RNCF制定了太阳风帆电动航天器系统，并通过具有超过一万自由度的全尺寸模型研究了其相对于电子帆旋转速度的推进效率。RNCF提供了一种有效的方法来制定和研究车辆，火车，轮船，飞机和航天器的动力学。浮动参考框架以及ANCF。我们通过三个典型示例验证了RNCF方法，包括旋转加速，高速电动机和柔性曲柄滑块机构。结果表明，要实现相同的精度，在高速旋转系统中，RNCF的计算成本要比相应的ANCF的计算成本低得多。此外，由RNCF制定了太阳风帆电动航天器系统，并通过具有超过一万自由度的全尺寸模型研究了其相对于电子帆旋转速度的推进效率。RNCF提供了一种有效的方法来制定和研究车辆，火车，轮船，飞机和航天器的动力学。包括加速动作，高速电机和灵活的曲柄滑块机构。结果表明，要实现相同的精度，在高速旋转系统中，RNCF的计算成本要比相应的ANCF的计算成本低得多。此外，由RNCF制定了太阳风帆电动航天器系统，并通过具有超过一万自由度的全尺寸模型研究了其相对于电子帆旋转速度的推进效率。RNCF提供了一种有效的方法来制定和研究车辆，火车，轮船，飞机和航天器的动力学。包括加速动作，高速电机和灵活的曲柄滑块机构。结果表明，要实现相同的精度，在高速旋转系统中，RNCF的计算成本要比相应的ANCF的计算成本低得多。此外，由RNCF制定了太阳风帆电动航天器系统，并通过具有超过一万自由度的全尺寸模型研究了其相对于电子帆旋转速度的推进效率。RNCF提供了一种有效的方法来制定和研究车辆，火车，轮船，飞机和航天器的动力学。在高速旋转系统中，RNCF的计算成本远低于相应的ANCF。此外，由RNCF制定了太阳风帆电动航天器系统，并通过具有超过一万自由度的全尺寸模型研究了其相对于电子帆旋转速度的推进效率。RNCF提供了一种有效的方法来制定和研究车辆，火车，轮船，飞机和航天器的动力学。RNCF的计算成本远低于高速旋转系统中相应的ANCF的计算成本。此外，由RNCF制定了太阳风帆电动航天器系统，并通过具有超过一万自由度的全尺寸模型研究了其相对于电子帆旋转速度的推进效率。RNCF提供了一种有效的方法来制定和研究车辆，火车，轮船，飞机和航天器的动力学。