《计算结构动力学》新书出版

由北京强度环境研究所邱吉宝研究员、北京卫星环境工程所向树红研究员、北京强度环境研究所张正平研究员共同编著的《计算结构动力学》是“十一五”国家重点图书,由中国科学技术大学出版社出版。本书将大型复杂的工程结构离散化为多自由度系统,主要介绍其运动方程的建立,振动特性与响应的分析,特别是自由度数很大系统的振动分析。全书以工程应用为目的,以应用理论为主要内容,从理论、方法到以实例说明在航天工程中的应用,进行振动理论的系统性介绍。     

多体系统的通用程序SNERM

本文介绍基于子系统牛顿欧拉递推法编制的可进行多体系统运动学、动力学分析的通用程序SNERM,该程序以解机器人链系统为主程序块,通过增加各子程序块从而可处理系统中含有多自由度铰、含有运动激励、参考体具有一般运动、具有复杂的拓朴结构的复杂多体系统的动力学问题。并包含奇异值分解(SVD)子程序块,故可用SVD缩并法解约束多体系统动力学及解具有冗自由度系统运动学问题,并采用递推及程式化计算公式,适合工程应用及具有较高的计算效率,可广泛应用于航天器、机器人、车辆、机构等多体系统运动学动力学分析。文中对子系统牛顿欧拉递推法的特点作了简述,并对递推及程式化计算公式作了归纳。最后给出了两个分别是参考体具有转动及非树机构动力学分析算例。说明该程序应用方便,工程实用,可扩展性好,通用性强且计算正确。     

《运载火箭虚结构模态试验处理技术》新书出版

北京强度环境研究所张德文研究员和美国凯门航太公司总工程师魏阜旋博士撰写的《运载火箭虚结构模态试验处理技术》专著，在国防科技图书出版基金的资助下今年9月由国防工业出版社出版。     

星/箭耦合动态响应分析新方法研究

介绍了采用约束边界模态展开表达式进行星/箭耦合响应分析的方法,导出缩聚在星/箭连接界面处的全箭动力学方程.应用这种方法通过解析推导可以将整个星/箭耦合结构多自由度方程减缩为仅含星/箭连接界面处自由度的方程,形成星/箭耦合响应分析新方法,内部自由度的影响化为固定界面模态有效质量的贡献,它们的贡献累加于界面自由度之上,使动...     

逃逸飞行器应急分离动力学仿真

提出了基于MATLAB/Simulink的逃逸飞行器与运载火箭应急分离六自由度仿真方法,建立了其应急分离的数学与动力学模型,并应用MATLAB/Simulink的系统仿真功能,实现了逃逸飞行器在特定初始条件下与运载火箭分离的六自由度仿真。仿真结果表明:基于MATLAB/Simulink的逃逸飞行器与运载火箭应急分离六自由度仿真方法是可行的,通过对逃逸主发动机推力以及逃逸塔结构弹性变形的分析,可以为逃逸飞行器的方案设计提供参考。     

模态分析技术的现状与展望

一、引言模态分析技术已经成为振动系统分析与设计中广泛使用的重要手段。二十多年来,发展十分迅速。模态分析的经典含意是:将描述多自由度振动系统动力学性态的线性定常微分方程组变换为一组独立的二阶方程(单自由度)组,以便于求解系统动力响应或稳定性问题     

非合作目标编队飞行耦合动力学建模与六自由度控制

研究了非合作目标编队飞行的相对轨道和相对姿态运动,分析了非合作目标编队飞行的相对位置运动和相对姿态运动的耦合关系;建立了非合作目标编队飞行的六自由度动力学模型;设计了基于指数趋近律滑模控制方法的控制器;并证明了该系统的稳定性.仿真结果验证了六自由度控制的有效性.     

把一个多自由度振动系统化为多个单自由度振动系统的动窗法

本文提出了一种求解直串系统固有频率和主振型的新方法——动窗法。通过不断移动黑箱窗口把一个多自由度系统化为多个单自由度系统。该方法物理概念明确,简单易行。它不单可用来计算和Holzer同类的问题,而且更有意义的是提供了把一个多自由度系统化为多个单自由度系统的思路。     

细长结构抗冲击系统的动力学设计研究

将多体动力学方法引入到细长结构冲击隔离系统的动力学设计,通过建立系统的冲击响应时域仿真模型,研究了此类结构冲击隔离系统的设计问题。分析了细长结构承受冲击载荷时截面弯矩产生的机理,进而提出了"惯性力与支撑刚度相匹配"适用于细长结构冲击隔离系统设计的设计原则和流程。最后多体动力学仿真结果表明,该设计原则能够有效地提高系统的冲击隔离效果。     

北京强度环境研究所邱吉宝研究员入选“20世纪中国知名科学家学术成就概览·力学卷”

<正>北京强度环境研究所邱吉宝研究员入选首批出版的《20世纪中国知名科学家学术成就概览·力学卷》。《20世纪中国知名科学家学术成就概览》是国家重点图书出版规划项目,以纪传文体记述中国20世纪在各自专业领域取得突出成就的专家学者,展示他们的求学经历、学术成就、     

火星探测器减速着陆过程中若干问题的研究

围绕火星探测器减速着陆过程中涉及的开伞控制技术、降落伞拉直过程的绳帆现象、降落伞充气性能以及物伞系统动力学特性等关键技术问题进行了研究。通过对探测器进入轨道的分析,提出了一种以动压为控制目标的自适应开伞控制方法,并对其原理和实现方法进行了研究。采用降落伞拉直过程多刚体、多质点、多自由度动力学模型,对绳帆现象进行了数值仿真分析,发现开伞攻角是绳帆现象的主要成因,并提出了设计控制措施。采用降落伞轴向-径向动量守恒充气模型研究了大气密度对降落伞充气性能的影响,得到了大气密度对降落伞充气时间、充气距离、充气过程中伞衣面积变化及开伞载荷的影响规律或特点。利用物伞系统动力学模型,研究了物伞系统减速下降过程的动力学特性。本文研究内容对于中国火星探测器减速着陆系统的工程设计、试验及性能评估等均具有较好的参考价值。     

伞-载系统拉直过程动力学仿真研究进展

降落伞拉直过程是关系到伞-载系统安全可靠工作的关键阶段,涉及到三维空间多体系统动力学和变质量变自由度动力学问题。本文综述了柔性降落伞拉出过程动力学仿真技术中的一些关键问题。首先从拉直过程仿真方法进行介绍,通过具体算例分析了各自方法的特点。然后构建了动力学模型中主要因素之间的相互关系,分析了气动力的影响因素及风速对拉出过程的影响。同时阐述了绳段张力的几种计算模型及其特点,指出了它们的一般应用范围。最后,对伞-载系统拉直过程仿真减小数值计算误差的途径及未来需要关注的几个方面进行了探讨。     

一种新的辊轴型摩擦摆隔振系统运动微分方程的推导

应用多体动力学理论研究了一种新的辊轴型摩擦摆隔振系统。基于该系统的运动学规律,将其简化为一个单自由度多体系统。应用非惯性系中微分形式的质点系相对动能定理,推导出该系统的非线性运动微分方程。通过讨论与小角位移无阻尼情形对应的线性无阻尼自由振动微分方程,得到了相应的固有频率,与实验结果一致。直接求解该运动方程可有效准确地研究摩擦摆隔振系统的动力学行为,并给包含该系统的半主动控制的仿真和实现带来便利。     

纳米级微动试验台的隔振设计及仿真实验(英文)

通过二维隔振系统的力学分析 ,得到关于质量、刚度、阻尼比三方面结构 ,用以指导多自由度隔振系统的设计 ,设计出纳米级微动试验台的隔振系统。仿真实验表明 ,该系统具有良好的隔振效果。此隔振设计方法对超精密机床、超微定位机构等超低传递率隔振设计有一定的参考价值。     

月球着陆器着陆性能及多因素影响分析

以某型号月球着陆器铝蜂窝缓冲软着陆腿为对象,研究了月球着陆器月面软着陆性能.采用非线性有限元方法,建立了月壤和着陆腿结构有限元模型,进行了单腿着陆冲击非线性动力学仿真分析,将仿真结果与试验及多刚体系统动力学分析结果比较.文中还研究了月壤模型和主辅支柱结构弹性对月球着陆器着陆性能的影响.结果表明:非线性有限元分析结果与实验结果吻合较好,优于多刚体系统动力学分析结果;着陆腿主支柱的结构弹性对着陆性能影响较大;月壤有限元模型的离散化对分析结果有一定影响.     

结构振动系统复模态参数识别的裾部影响消除法

本文提出一种多自由度结构振动系统复模态参数识别的新方法——裾部影响消除法。该法具有原理清晰、简单、占用计算机内存量少、运算速度快、可方便地利用微计算机以人机对话方式进行多自由度复模态参数识别等特点。本文将论述该法原理,介绍微计算机程序,并给出实际应用结果。     

一类多子结构系统的模态综合

对大型多内连自由度的多子结构系统,若用经典模态综合方法的直接推广来计算模态,由于程序的复杂性、通用性、计算机容量和效益等因素的限制,根本难以实现。本文提出一种多子结构模态综合方法,实施简易,大大节省了计算机存贮和运算,作为一个应用和考例,已把它用到了多叶片一轮盘系统的模态分析中,且用激光测振考察了结果的精度。     

力限振动试验技术理论基础研究

为了深入理解双控方程,由运载火箭有限元模型的多自由度子结构方法,导出缩聚在星/箭连接界面处的全箭动力学方程,定义相应参数后,导出星/箭耦合中的双控方程,给出界面加速度、有源机械系统的自由加速度、界面力、紧固力、源阻抗和负载阻抗表达式,从而加深了对星/箭耦合双控方程的理解,进而促进力限试验技术研究.同时,从多自由度模型简...     

机动武器系统变拓扑柔性多体系统动力学及仿真

基于柔性多体动力学理论，提出了变拓扑结构多体系统动力学建模方法，将系统约束分为基本约束和条件约束，研究运动相容性方程和铰接摩擦力的建模，对机动武器系统发射出筒过程进行动力学建模与仿真分析，此项研究可应用于机动武器系统的设计与分析。     

多体系统结构动力学建模

在多体系统结构动力学建模方法研究中引入了柔性多体系统动力学空间算子代数和子结构综合分析方法,将多体系统划分为由铰链连接的部件或单一零件组成的子件,用有限元分析和模态分析方法求解各子件的模态广义质量矩阵和模态刚度矩阵。再通过动力学空间算子代数,将各子件模态广义质量矩阵和模态刚度矩阵递推到基础坐标下,构成整个系统的模态广义质量矩阵和模态刚度矩阵,以此建立整个多体系统结构动力学模型。同时,由于动力学空间算子代数运用了K a lm an滤波和B ryson-F raz ier平滑波技巧,在一定程度上消除了白噪声,在结构动力学运算过程中也避免了大量的重复计算,提高了数值精度。此建模方法是一种高效、高精度建模方法,它为多体系统结构动力学研究提供了一种新的建模方法。