剩余柔度模态与附着模态在模态综合法中的等价性

在早期的模态综合法中,引起计算误差的主要原因是由于截去了高阶模态。文献[1～4]从不同角度揭示,剩余柔度模态和附着模态可以有效地补偿这种截断误差。在此基础上,已派生出两类新的自由界面模态综合法。第一类方法的特点是将子结构位移用自由界面模态与剩余柔度模态来表示,第二类方法的特点是用自由界面模态与附着模态来表示子结构位移。本文将指出,这两类方法是等价的。其等价性表现在剩余柔度模态与附着模态可以相互替换而不影响模态综合的最终结果。本文将以文献[4]提出的方法为例来证明该等价性,并在文末给出一个数值算例。     

混合边界子结构的航空发动机机匣模型修正

提出了一种基于混合边界模态综合的复杂结构有限元模型修正方法。其主要步骤包括:①子结构划分,根据结构形式划分待修正区域,得到子结构和残余结构;②缩聚和装配,利用混合边界模态综合法,将子结构内部自由度集缩聚至混合边界自由度集,得到子结构缩聚矩阵,并与残余结构的系统矩阵进行装配;③修正,基于灵敏度分析方法,对装配后的残余结构进行参数修正。将该方法应用于航空发动机外机匣的精细化有限元建模及模型修正研究,针对局部连接结构参数修正,子结构模型修正方法的参数收敛后最大误差为064%,其计算效率提高了515倍。算例结果表明,该方法在保证修正精确度的同时,能提高大规模复杂结构有限元模型修正的计算效率。      

飞机大部件自动对接集成控制技术研究

自动化对接集成控制技术集测量技术、协同运动控制技术、装配信息集成管理技术、运动仿真技术为一体,是大部件自动对接的关键技术。对飞机大部件自动对接集成控制的关键技术进行探讨,并介绍机翼大部件数字化对接系统的组成结构、功能、处理流程等。     

针对局部非线性问题的混合坐标模态综合法

非线性动力系统模型的计算效率问题是结构动力学领域中的重要研究课题。提出了一种针对局部非线性问题的混合坐标自由界面子结构模态综合方法。根据局部非线性系统的特点,将结构按照线性部分与非线性部分进行分割。线性部分子结构可以通过模态坐标转换到模态空间。在对线性部分进行减缩的过程中考虑了剩余柔度的影响,并通过构造一组与低阶模态关于系统矩阵加权正交的向量组,解决了子结构含有刚体模态时剩余柔度矩阵无法计算的问题。非线性部分子结构则保留原有的物理坐标。通过界面协调关系,采用自由界面方法得到系统混合坐标综合方程。最后,通过数值算例验证了所提出方法的有效性。     

垂尾抖振主动控制的压电作动器布局优化

为了提高压电作动器垂尾抖振主动控制系统的控制性能,提出一种基于输出可控性的压电作动器优化准则。使用压电驱动载荷等效方法建立压电纤维复合材料（MFC）压电作动器力学模型,并建立了带MFC压电作动器垂尾结构模型的动力学方程。在模态可控性和模态价值理论的基础上,提出考虑剩余模态影响的压电作动器优化目标函数。针对垂尾结构的前5阶模态使用遗传算法优化得到压电作动器的布局方案,使用线性二次高斯（LQG）最优控制方法控制垂尾的抖振响应。仿真结果表明,本文优化得到的布局方案比用其他方法能更好地均衡系统的模态可控性,减小剩余模态的影响,获得更好的垂尾抖振响应控制。     

飞机大部件自动对接同步调姿方法

提出了飞机大部件自动对接同步调姿方法,实现了大部件调姿基准点的连续自动跟踪测量和位姿连续调整.在此基础上开发了集测量场构建、大部件位姿解算和调整等功能于一体的大部件自动对接集成控制软件,并在ARJ21飞机翼身自动对接现场进行了应用试验,结果证明该方法能有效完成飞机翼身自动对接过程,提高测量和对接效率.     

CN群上对称结构的双协调模态综合

在结构完整性研究中实施模态分析的成功程度颇大地取决于提取结构主模态的能力。本文提出一种新的方法, 它把群论算法与双协调子结构法组合起来去分析回转对称 CN 结构。通过在保证精度的条件下消去子结构之间的自由度和波传播自由度, 大幅度地减缩综合的规模, 从而提高了提取效率。文末, 给出了一个算例, 以各种方法所得结果的比较, 来阐明本方法的优越性。      

模态综合的直接变换法

基于固定界面模态综合的Craig-Bampton方法,提出了模态综合的直接变换方法,该法在形式上更简洁,适用于大规模动力学系统的模态分析和动力学模型减缩。对采用直接变换法模态综合过程的计算误差做了分析,给出了计算误差界,阐明了模态综合后总体结构的固有频率与子结构保留主模态个数之间的关系。针对子结构界面自由度太大的情况,提出了直接变换法的分部算法,不需组集系统总刚度、总质量矩阵,仅在子结构的基础上完成系统的减缩。计算实例表明该算法的有效性及计算的稳定性。     

多机器人协调操作系统实现飞机大型部件对接的轨迹规划

研究多机器人协调操作系统在飞机大型部件对接中的应用,提出了基于多个三坐标直角机器人协调操作的大型部件找正、对接系统的轨迹规划方法.根据大型部件对接的工艺特点,建立了对接部件和机器人个体之间的坐标转换关系.在机器人系统的运动学模型以及逆运动学算法的基础上,利用多机器人协调操作系统的冗余驱动特性,综合考虑载荷约束、驱动力约束和驱动速度约束等因素,制定大型部件找正、对接过程中的机器人的轨迹规划策略.     

高超声速飞行器模型不确定性影响分析

吸气式高超声速飞行器具有严重的弹性机体和推进系统耦合的典型特征,其分析模型存在较大的不确定性,标称系统和真实系统之间存在偏差,因此研究不确定性对稳定性的影响对于控制器设计具有重要意义。针对典型的乘波体构型高超声速飞行器,建立了气动/结构/推进相互耦合的动力学模型,总结了建模中的不确定因素并将其以加性不确定模型的形式表示出来。以不确定性矩阵的最大奇异值为边界模型,以不确定性矩阵的H∞范数来表示不确定性因素对稳定性影响的大小,并通过不确定性矩阵的边界曲线分析不确定因素对模态特性的影响。结果表明,惯性因素的不确定性对稳定性的影响最大,而且其对飞行器的短周期模态和弹性模态均有较大的影响;同时,对于这一类飞行器的控制器设计必须考虑飞行器的弹性自由度。     

高马赫数涡轮发动机性能模拟

对马赫数4.0一级的高马赫数涡轮发动机进行了研究,分析了高马赫数涡轮发动机的结构形式和工作原理,建立了性能计算模型。利用泵理论拓展了发动机的低转速部件特性,对某高马赫数涡轮发动机方案进行了性能计算,并分析了其风车冲压模态的性能变化趋势。计算结果表明,该发动机在马赫数3.7时进入风车冲压模态;由于主燃烧室熄火,其推力在模态转换阶段将出现暂时震荡,比冲将在模态转换点达到最低值。     

航空发动机减速系统的动力分析

以某型航发减速传动系统为研究对象 ,针对齿轮啮合传动系统的结构特点 ,把子结构分析法和结构动力修改再分析结合起来。综合时 ,从结构修改的观点出发 ,来考虑各子结构对接界面上的对接条件 ,认为综合系统是各子结构无耦合时系统的一个结构修改 ,从而求得整个结构系统的动力特性。既保留了子结构分析法优点 ,而处理子结构间的对接条件比子结构分析法更方便。     

大部件调姿系统的误差分析

对基于三坐标定位器的大部件数字化柔性装配系统,建立系统运动控制所需的装配坐标系、动坐标系和POGO柱坐标系,并在此基础上分析了其正反解算法.根据大部件对接的高精度要求,用全微分的方法建立各结构误差与对接部件位姿误差之间的误差正解模型,提出了一种基于工作空间的位姿补偿方法.最后,建立带有误差源的正解模型,以实例计算验证了误差正解模型和补偿方法的正确性.     

叶片-轮盘-轴系统的耦合振动分析

介绍了以叶片-盘-轴系统为研究对象,用模态综合技术分析转子的耦合振动特性,建立准确而经济的计算方法和相应的软件包。充分运用模态综合技术,将整个转子系统划分为两个层次的子结构:主层次为叶片-盘系统及轴,次层次为单个叶片和盘扇形区。通过计算分析导出一些通用结论及规律,可供工程中转子系统设计及耦合振动固有模态分析时应用。     

基于随机激励的某机匣模态实验与分析

用模态实验的方法对某型飞机发动机机匣的模态参数进行了识别。考虑噪声对频响函数的影响,在功率谱分析时,导出了噪声影响情况下的功率谱表达式,利用这个表达式计算了频响函数并最终用来提取模态参数。引入预实验方法用于机匣模态参数的探测中,以确定机匣上各个测点和激振器激振点的合理布置。考虑到实际工作时的激励情况,在实验台上用白噪声随机激励来模拟环境激励,对机匣进行了模态实验。与计算模态相比,用实验模态方法提取模态参数,避免了复杂的有限元建模与仿真,并能用相干函数来检验测得的实验数据的有效性。实验模态分析表明,得到的模态参数对于进一步改进机匣设计、分析其振动、疲劳寿命特性等具有重要的意义。      

大部件对接后交点孔精加工方法研究

飞机上大部件对接大多采用叉耳式交点对接,装配中常采用在交点孔内径上留有工艺余量,对接时通过扩、铰孔的精加工方法来消除装配误差,保证飞机的装配要求。某型飞机大部件对接交点沿上下两条轴线分布着多组交点孔,耳片不连续,形成不连续的深孔,这种对接方式在国内飞机装配中首次采用。通过对部件结构进行研究,设计了合理的精加工方法和加工刀具,并通过生产验证,达到了理想的效果。     

采用分枝模态综合/惯性耦合法对某直升机动力传动系统进行扭振动力学研究

本文首先按部件的不同特点和研究的专业不同将某直升机的动力/传动/旋翼(尾浆)系统分为变形互不重叠的旋翼、主减速器与其它传动轴系统的三类分枝系统,然后根据此三类分技系统的扭振模态参数采用分枝模态综合/惯性耦合法对其机械扭振系统进行扭振动力学研究。     

结构系统失效概率的近似分析

提出用一阶简单边界的上、下界来估计结构系统失效概率的近似公式。它考虑了结构系统失效模式之间的相关性但仅包含失效模式的一阶概率。算例表明,通常最大误差在5％以内,精度高而计算简便。     

错频叶盘结构的概率模态局部化特性分析

以典型压气机叶盘结构为例,提出了实际错频结构的有限元建模方法,并考虑了随机加工误差的影响,定义了一种基于叶片应变能的模态局部化因子,基于ANSYS有限元和Monte Carlo数值计算,定量分析评价了错频叶盘结构固有频率和模态振型局部化的统计特性.研究表明,"错频失谐"会引起显著的振动局部化,叶盘错频设计中需要综合考虑结构的失谐振动局部化和气弹稳定性两方面.      

F-22机载火控雷达系统研究

通过有源相控阵技术、低噪声接收部件、紧凑布局和高级模态开发 ,F - 2 2雷达系统实现了在性能、可靠性和低可探测性方面的大幅提升。本文基于载机综合航电系统概念 ,在分析APG - 77雷达系统硬软件体系结构的基础上 ,探讨了F - 2 2雷达在生存性、杀伤性、可靠性和保障性等方面的独特优势 ,讨论了有源相控阵技术在低雷达散射截面战斗机上应用的折衷考虑。