两种求解连续体撞振响应方法对比研究

力积分法和振型转换法是处理连续体撞振问题的常用方法。虽然作者已在前期提出了相对振型转换法,进一步扩展了传统振型转换法的适用范围,但尚未对其与力积分法求解结果差异进行深入研究。文章分别采用力积分法和相对振型转换法对基于工程背景的实际算例进行了数值求解,进而通过一种差异指标研究了刚度、阻尼对求解结果差异的影响。将上述两种方法与现有实验数据进行对比,结果表明,刚度增大与阻尼减小均会导致两种方法的分析结果差异增大,尤其当刚度提高到一定程度,即撞振为刚性撞击时,需要与实验结果对比确定仿真的正确性。对比两种方法数值求解过程可以发现,力积分法易于数值实现,而相对振型转换法具有计算效率高、收敛性好等优点。     

冲击/周期载荷作用下分布式调谐质量阻尼器对响应控制的影响

本文研究了采用分布式调谐质量阻尼器(TMD)对悬臂梁进行振动抑制的问题。首先建立了安装N个TMD的悬臂梁的动力学方程;然后通过有限单元法离散偏微分方程,使用Newmark-β法进行含TMD的悬臂梁动响应求解;最后基于数值计算模型,分别研究周期荷载与冲击荷载作用下,梁振动控制的效果。研究表明:TMD可以有效抑制悬臂梁振动,在周期荷载作用下,悬臂端位移降低52%,在冲击荷载作用下,悬臂端最大位移降低12.31%。关于TMD的分布形式:当使用一个TMD抑制振动时,建议TMD的自振频率应与悬臂梁一阶弯曲频率相等,且最好安装在悬臂端部。采用多个TMD可以提高控制效果,但平均单个TMD抑制效果降低。     

带有分支输流管道数学模型的离散化研究

为了解决带有分支输流管道非线性振动状态的数字化描述问题,本文在建立输流管道无量纲运动微分方程的基础上,采用Galerkin离散化方法对管道运动微分方程进行了降阶离散化处理。该方法以n阶试函数为基础并进行加权消残后得到了其振型函数,由于充分考虑到了振型函数的正交性,复杂的高阶运动微分方程得以降阶并保持了足够的精确度,从而为应用计算机软件求解控制方程进而描述输流管道的非线性振动状态提供了必要的前提条件。     

大椭圆轨道挠性卫星姿态快速机动控制研究

对具挠性附件的大椭圆轨道卫星快速姿态机动控制进行了研究。针对此类卫星的非线性姿态动力学特点,用非线性矩阵二阶系统形式建立了卫星刚体与柔性结构模态耦合的动力学模型,用反馈非线性化将其转换为一类多胞线性参变系统。针对该系统设计线性状态反馈控制律实现区域极点配置,将相应控制律参数的求解转换为线性矩阵不等式约束下的凸优化问题。仿真结果表明:所提控制方法可同时实现挠性卫星的快速机动控制和挠性振动的有效抑制,能满足大椭圆轨道运行的挠性卫星完成不同观测区域切换的姿态控制任务。研究为大椭圆轨道挠性卫星的小角度快速机动控制提供了理论支撑。     

一个带间隙连接结构对梁基频漂移影响研究

文章以一端夹支、另一端带套筒连接结构的梁作为研究对象,通过在连接结构中引入间隙非线性因素,分别研究了在连接结构处有无预紧力两种情况时在均布载荷作用下梁的非线性幅频响应。同时,利用改进的振型转化法及连续振型法对系统进行建模,采用伽辽金近似得到系统的非线性受迫振动方程;针对实际算例,用龙格-库塔法得到了其数值解,讨论了此算例梁的频率漂移结果,从而得到了对研究航天器地面振动试验中的频率漂移现象有价值的结论。     

热声载荷下高温合金薄壁结构非线性动态响应特性

针对航空航天薄壁结构热声疲劳问题,采用解析法和有限元法相结合,研究矩形薄板样件的非线性动态响应特性。首先,推导了四边简支矩形板在热声载荷下的四阶非线性偏微分大挠度运动方程,并利用伽辽金法将其转化为模态坐标系下的二阶微分方程组;对该方程组进行单自由度简化,计算并分析了平面温度与温度梯度对矩形板振动响应的影响。然后,采用有限元方法计算出四边简支矩形钛合金板在不同温度下的模态频率,以及定常声压级、不同温度下的振动位移和应力响应,并着重对位移功率谱密度进行了详细分析。基于上述计算结果,对响应基频随温度变化关系进行了对比分析,并研究了矩形板屈曲和跳变响应特征。     

大型可展收支撑臂模态试验研究

大型可展收支撑臂具有低频、振动响应非线性的特性,文章对其模态试验进行了详细研究。通过有限元模型分析得到响应点和激励点的位置,采用不同的试验方法实施支撑臂的模态试验,对试验数据进行分析,得到支撑臂前6阶模态的固有频率、模态阻尼和模态振型。结合有限元方法对试验进行对比分析,表明试验结果可靠。该研究成果对太阳翼、展开天线等大型部件的模态试验也具有一定借鉴意义。     

伸展悬臂梁动态特性分析

本文基于Ｌａｇｒａｎｇｅ方法推导了伸展悬臂梁的动力学方程，分析了伸展速度、加速度对梁动态特性的影响。对悬臂梁在不同的伸展规律、不同的外激励下的响应进行了数值模拟。结果表明，伸展长度、速度对梁的动态特性有显著影响。     

非线性晃动问题的ALE边界元方法

利用ＡＬＥ（任意的Ｌａｇｒａｎｇｅ－Ｅｕｌｅｒ）边界元方法数值求解了具有自由液面的非线性晃动问题，即受外力激励下流体的非线性振动问题。把ＡＬＥ有限元方法的思想应用到边界元方法中，得到了ＡＬＥ边界元方法。对于自由液面的非线性动力边界条件，应用Ｇａｌｅｒｋｉｎ加权方法进行了有限元数值离散。为了增加求解精度，对动力边界条件提出了增加误差修正项的数值求解方法。对时间变量采用Ｎｅｗｍａｒｋ方法进行离散。推导了系统非线性方程的预测－多次校正法迭代格式。进行了算例分析与比较，得到了令人比较满意的结果。     

非线性能量阱对飞轮振动抑制效果的实验研究

利用薄片金属梁作为非线性刚度元件，构建一种非线性能量阱。为了验证非线性能量阱对飞轮振动特性的抑制效果，搭建地面飞轮测试系统。分别采用力锤敲击和飞轮以恒定转速运行的方法施加不同载荷，对安装非线性能量阱前后测试系统各典型位置的振动响应进行对比研究。利用实测数据，采用傅里叶变换方法将动态响应信息分别在时间域和频率域内展开。研究表明：力锤敲击产生的冲击载荷和飞轮以恒定转速运行产生的稳态载荷均可以激发非线性能量阱定向能量传输；受非线性能量阱的影响，柔性支架设备安装面和飞轮安装面振动响应得到有效抑制。但是，由于非线性能量阱阻尼和吸振子质量较小，不同程度削弱了其振动抑制效果。     

流固耦合动力学问题中大位移耦合界面条件的处理方法

本文讨论了流固耦合问题中的大位耦合界面条件的处理方法，边类界面条件包括移动斜面界面条件及移动曲面界面条件。计算了在水面的二维刚性浮体的非线性振动问题，证实了此处理方法的可行性，可以用来解决具有大位移耦合界面条件的非线性流固耦合动力学问题。     

非线性约束的大型旋转火箭瞬态响应模拟

以大长径比、旋转无控火箭为研究对象，探讨弹-架非线性约束系统的发射动力学响应。将火箭模拟为支承、变刚度柔性转子，发射装置则简化具有弹性约束的Euler-Bernoulli，二者通过非线性弹性元件相耦联。数值模拟发射过程中的火箭瞬态响应，分析了系统特性对火箭姿态的影响。     

卫星10 N推力器复合材料支架的研制

文章阐述了卫星10N推力器复合材料支架的技术要求、工艺方案、研制和振动试验.10N推力器支架是封闭的盒形结构,受力状态复杂,尺寸公差要求高.采用缝合-树脂转移成型(RTM)组合工艺,保证了精度;选用水溶性芯模,解决了脱模难题.与原铸镁支架相比,复合材料支架的重量减轻了35％、制造工时缩短了80％、成本节约了20％.产品通过了鉴定级正弦和随机振动试验;振动试验后经超声波无损检测证实,支架无损伤,满足卫星发射阶段的力学环境要求.     

BP神经网络在结构边界参数识别中的应用

针对建立发动机动力学模型过程中,试车台机架结构边界环境的不确定状况,对神经网络在边界刚度识别中的应用进行了研究。以结构模态频率为网络输入,边界X、Y、Z方向的刚度为输出,通过一种增加训练样本的方法大大提高了网络的映射性能,最终的识别结果达到了预期目标,满足工程需要。     

应用非线性规划求解异面最优轨道转移问题

研究了一种应用非线性规化求解有限推力作用下异面最优轨道转移问题的方法。采用改进春分点根素形式的高斯行星方程，从庞德里亚金极小值原理出发，将有限推力作用下异面最优轨道转移问题转化为两点边值问题；在考虑边界条件、横截条件及开关函数的前提下，将两点边值问题转化为针对协状态初值等的参数优化问题；最后应用非线性规划方法求解形成的参数优化问题。本方法特点是能得到开关函数从而得到最优发动机开关机逻辑。文章最后通过一个仿真计算，演示了完整的求解过程，验证了方法的有效性。     

基于SPH方法的幂律流体突缩型管路流动过程仿真

应用光滑粒子流体动力学(SPH)方法进行了幂律型流体的突缩型管路流动过程仿真。推导了SPH形式的流体动力学控制方程,应用罚方法施加边界条件,应用人工应力消除拉伸不稳定现象,应用XSPH方法规范粒子秩序。提出了幂律型本构关系的SPH求解方法,推导了剪切速率及粘性项的计算公式。应用Poiseuille流算例对本文的幂律型本构求解方法进行了验证,获取了幂律型流体在突缩管中的流动特性,并与水的流动特性进行了对比分析。讨论了流动特性的成因。     

载人航天器气液分离技术综述

介绍了载人航天器不同物质间的气液分离技术,主要包括材料吸湿性和皮托管气液分离技术、离心式气液分离技术及毛细作用气液分离技术的原理、设计形式、性能,以及在载人飞船、航天飞机及"国际空间站"上的应用情况。结合中国在该领域内的研究情况,对上述3种气液分离技术进行了比较。其中:材料吸湿性气液分离技术处理量小;离心式气液分离技术要多消耗电能,且产生振动及噪声;毛细作用气液分离技术不产生振动及噪声,有一定的优势。最后,介绍了一种全新概念的气液分离技术,即溶解式气液分离技术。     

文献《Atlas V Development—Overview of Dynamics Testing》点评

文章对《Atlas V运载火箭的研发——动力学试验概况》一文的技术内容进行了较全面的阐述,对Atlas V研制过程中所涉及的降低发射风险的系统工程方法,减少起飞振动方面的技术工作、声载荷及声环境的试验验证方法,模态和刚度试验技术及动力学试验计划纲要等动力学环境试验内容与特点进行了较为详细的分析与点评,并在此基础上提出了利用混响室激励方法开展全尺寸运载火箭模态试验的建议。     

多自由度振动环境下惯组非线性传递特性研究

惯组作为飞行器姿控系统的传感器,其局部安装结构的传递特性的测量精度直接关系到导航精度。目前,惯组普遍使用减振器进行隔振,而减振器都呈现出较强的非线性特征。为了考察惯组在不同工况下的传递特性,将惯组简化为六自由度Duffing模型,推导了基础激励下系统的运动微分方程,并用龙格-库塔法对方程进行求解,分析了自由衰减振动和强迫振动下不同工况的系统传递特性。结果表明,多自由度激励比单自由度激励工况得到的系统传递特性的频率和幅值都低。考虑到惯组真实的使用环境,应当在多自由度振动环境下进行传递特性试验。