飞机航炮与支承结构的匹配要求及其设计途径

 在飞机结构动力设计中,航炮与其支承结构的匹配关系是关系着结构设计成败的极重要的问题之一。 通过对地面上支承航炮的板簧系统、对供地面试验用的模型结构及对实际结构的响应计算,可求出航炮与其支承结构相匹配的设计曲线。本文给出了一组可供实际使用的匹配曲线。再利用冲击载荷谱图作为实现匹配设计的技术途径,以期实现最佳的结构设计,从而进一步完善了动力强度设计程序。     

阻尼材料在飞机炮振减振上的应用

阻尼材料在飞机结构上的应用是一个新课题。在飞机炮舱区应用新型阻尼材料,组成一个全新的阻尼结构系统来吸收由航炮射击时产生的冲击能量,以实现减振的设计目的,进而改善其炮击的振动环境。通过理论计算和地面试验实测,证明了应用新型阻尼材料可使炮舱区的动应力下降近30％。     

温度对约束阻尼板振动性能影响分析

基于复模量本构关系,推导各向同性约束阻尼板的动力学控制方程,求出了四边简支约束阻尼板的固有频率以及损耗因子的解析解,与利用有限元方法数值计算结果进行了对比验证。根据粘弹性材料特性曲线,插入取样温度点,分析不同温度下约束阻尼结构的减振性能,与数值结果进行了对比验证。结果表明,存在最佳温度,使约束阻尼结构减振效果最好。     

带干摩擦阻尼结构叶/盘系统动力学分析

本文对叶轮机等动力机械中带干摩擦阻尼结构的减振机理进行了研究 ,并对带此结构的叶 /盘系统的响应特性作了深入的理论分析与数值计算。采用谐波平衡法对此系统的非线性动力学特性进行线性简化 ,建立此系统的等效刚度及等效阻尼。在有限元数值分析中导出系统的响应特性计算方法 ,并藉助于 ANSYS软件对某型涡轮风扇发动机的带凸肩风扇转子及某型涡轮喷气发动机带拉筋涡轮转子为分析实例。由不同的干摩擦阻尼下系统的幅频特性族曲线可导出阻尼的临界值 ,并导出干摩擦阻尼接触面正压力优化的概念。所得结论对今后动力机械中带干摩擦阻尼减振结构的合理设计与寻优具有指导意义     

粘弹性阻尼结构的动特性分析

本文研究了粘弹性阻尼结构动力特性的分析方法。根据分数导数模型表示的粘弹性材料本构方程,对一种阻尼材料用拟合法构造了它的力学性能解析表达式。建立了一种八自由度夹层梁有限元模型,从而给出了粘弹性阻尼结构的有限元动力学方程。为分析粘弹性阻尼结构的动力特性,提出了一种非线性特征值问题的迭代解法。应用上述方法对悬臂约束阻尼层梁的复模态参数进行了分析,并进行了实验验证。结果表明,分析与实验的结果一致,说明本文所提出的方法是可靠的且有较好的精度和实用性。     

考虑阻尼性能的复合结构多尺度拓扑优化设计

最优阻尼复合结构应该是阻尼材料自身的材料性能和阻尼材料在板壳结构上的分布形态均是最优的。针对板壳阻尼复合结构的多尺度设计问题,建立了基于非比例阻尼模型的复合结构多尺度拓扑优化方法,实现了阻尼材料在宏微观两尺度上的协同设计,同时获得最优的阻尼材料宏观分布形态和微观构型。以结构模态阻尼比为目标,分别研究了复合结构的单目标和多目标多尺度设计问题。结果表明,在单目标设计中,当最大化结构的某一阶模态阻尼比时,优化后结构的该阶模态阻尼比最大,同时结构在该阶处的频率响应最小;在多目标设计中,以结构前3阶模态阻尼比之和为目标,虽然在每一阶处的性能劣于单目标设计结果,但是结构前3阶模态阻尼比的总体性能更优。同时,从微结构的构型可得,最优的微结构构型中低刚度高阻尼材料的分布相互连接,其损失模量（微结构复弹性矩阵的虚部）和阻尼因子（微结构复弹性矩阵的虚部与实部之比）都相对较高,且呈现负泊松比现象。优化后复合结构的动力学性能显著提高。     

航炮和航炮吊舱

论述了航炮在机载武器中的地位,介绍了国外航炮和航炮吊舱的发展情况,阐述了航炮吊舱的安装设计要求。     

仪器安装用阻尼减振垫的研制

本文介绍了仪器安装用阻尼减振垫的结构参数计算及阻尼减振垫原材料的选择。根据技术要求,通过结构参数设计计算,确定了阻尼减振垫用阻尼材料的动态力学性能参数,为阻尼减振垫的材料选择及配方设计提供了依据。测试结果表明,该阻尼减振垫减振效果良好。     

球柔性旋翼的动力学特性设计与试验评估

本文介绍了球柔性旋翼的动力学设计思想与设计程序、动力学特性设计要求、设计分析、旋翼塔试验与相关性分析和飞行试验评估和改进设计,通过上述的设计与试验评估,球柔性旋翼的动力学特性满足了技术要求,实现了动力学特性的合理配置。     

基于颗粒阻尼技术的数控机床轻量化研究

随着数控机床向高精度、高速度和绿色化发展,轻量化数控机床的优势越来越明显。以ZN-XK2840数控龙门镗铣床为例,提出一种基于颗粒阻尼技术的数控机床轻量化设计方法。首先通过有限元法对常规数控机床结构的静态性能进行分析,对其壁厚进行优化,对轻量化的机床结构的静态性能进行分析,确保其最大变形量和强度满足使用要求;然后对常规数控机床的动特性如模态特性、谐响应进行分析。颗粒阻尼技术能够在振动传递路径有效降低机床结构振动,通过建立颗粒系统-龙门铣床动力学模型,采用自主开发的离散元动力学软件分析安装颗粒阻尼器后的机床结构动态特性,与常规机床进行动特性对比。对按轻量化的设计方案制造安装颗粒阻尼器的龙门镗铣床,在空运转和铣削加工过程中测量其加速度幅值与位移幅值,发现两者均小于常规机床;经检测,其重量相比同类产品减少53.8%,有效实现了轻量化。     

单层均匀吸波材料电磁参数的匹配研究

用Steffensen加速法求出了单层均匀吸波材料对入射电磁波无限吸收时电磁参数所需满足的必要条件及其边界曲线 ,同时 ,通过数值模拟得到了吸波材料无限吸收时电磁参数边界曲线的数值模拟等式和有限吸收时宽带吸波材料电磁参数的匹配规律和频散特性     

主动约束层阻尼结构振动控制试验研究

基于主动约束层阻尼结构及独立模态振动控制方法，利用压电驱动器／传感器和粘弹性材料与薄板构成的复合层压阻尼结构，在理论研究的基础上^[1]，对一组悬壁板结构进行了试验研究，给出了部分试验研究结果，分析总结了主动约束层阻尼结构的主要优缺点。     

金属丝网-油液介质耦合减振器动态特性试验与建模研究

 基于电子信息设备振冲防护中抗大冲击并兼顾衰减振动要求,通过巧妙地结合金属丝网阻尼元件和油阻尼介质及橡胶元件和金属弹性元件设计了结构微小的原理试验样机;该样机适合航空应用;样机的多参数匹配试验研究表明该耦合减振器具有强非线性动态特征,在此基础上结合理论分析形成复合建模方法建立了原理样机非线性动态特性模型,该建模方法直接引入结构参数,为直接设计具体的器件建立了理论基础;研究表明该耦合减振器性能优越并具有良好的设计可控性,建模方法可以应用于其它减振器件研究和设计。     

高空太阳能无人机飞行动力学建模与分析

高空长航时太阳能无人机的机翼是超柔性结构,在飞行中气动弹性变形体现了几何非线性特征,并与飞行动力学响应耦合,从而改变无人机的飞行特性。基于哈密顿原理,对柔性无人机进行了动力学建模,计算了不同装载时无人机的配平状态,并对飞行动力学特性进行了分析。结果表明,由于弹性变形和集中载荷的影响,无人机的短周期频率减小且阻尼增大,长周期运动与结构变形运动发生耦合,导致长周期的阻尼减小。     

薄壁结构干摩擦阻尼减振设计分析

加装干摩擦阻尼结构是航空发动机薄壁结构有效的减振手段。为提供工程可用高效的减振设计工具,建立了一种薄壁 结构干摩擦阻尼减振设计的分析方法及流程。给定薄壁结构的振动应力,针对不同的减振结构采用恰当的干摩擦接触模型,基于 能量耗散,计算干摩擦减振结构接触面所能提供的等效阻尼比,获得在所关注模态下减振结构所能提供的等效阻尼比随主结构考 核点振动应力变化的阻尼特性曲线。减振设计阶段目标为共振发生时,在结构许用振动应力下,减振结构能提供最优的阻尼比。 对4种常用的干摩擦阻尼结构进行了减振设计分析,结果表明：平板式缘板阻尼器优化质量为1.2 g、涡轮叶片锯齿冠优化预扭角 为0.5°（取许用振动应力50 MPa）时可得最佳阻尼效果;矩形截面阻尼环径向厚度和裂式阻尼套筒轴向长度在设计范围内取值越 大,阻尼效果越好。     

防止结构振动疲劳破坏的设计技术

介绍了防止结构振动疲劳破坏的有关设计技术．包括一般性的设计及工艺原则、结构动力学设计技术、阻尼附加及阻尼结构技术以及其它有关的振动控制技术，这些技术的主要方面和常用防止静态疲劳破坏的设计技术是不同的。     

基于PID控制的磁轴承转子动力学分析

磁轴承转子动力学特性是磁轴承与转子动力学综合作用的结果,其好坏不仅决定稳定悬浮能否实现,而且还直接影响其动态性能和转子的回转精度。对基于PID控制的主动径向磁轴承的刚度和阻尼特性进行了深入研究,在此基础上,针对五自由度的多电模拟发动机转子进行临界转速、稳定性分析,得到各阶临界转速及稳定与否的判定方法,并分析了轴承主导型临界转速和转子主导型临界转速的不同特性。研究结果能为多电发动机整机减振设计提供技术支持。     

旋转叶片干摩擦阻尼结构模型及分析方法研究综述

旋转叶片是航空发动机的关键部件,其振动特性及振动抑制技术对发动机的性能和结构完整性、工作可靠性产生重要的影响,在各类叶片振动抑制方法中,干摩擦阻尼结构应用最为广泛。首先,详细地阐述了旋转叶片干摩擦阻尼器动力学建模及其发展现状;然后,介绍了旋转叶片干摩擦阻尼结构减振特性分析方法及其发展现状,最后,提出了基于不同结构形式的叶片-地(B-G)型和叶片-叶片(B-B)型、基于接触面相互作用的干摩擦阻尼数学模型、基于接触点描述的干摩擦阻尼接触模型以及根据相对运动关系形成的干摩擦接触运动模型,以期为旋转叶片减振结构的建模设计、提高可靠性和效率、减振延寿等方面提供理论和技术支持。     

一种新型金属丝网夹层阻尼板的研制

基于金属丝网材料机理设计制作了金属丝网夹层阻尼板,在悬臂和自由悬吊两种支持条件下对夹层板与同厚度单层铝板分别进行了振动衰减实验和稳态振动特性实验,研究了金属丝网夹层阻尼板的阻尼特性和动态特性,并对金属丝网夹层阻尼板的模态频率、模态振型和模态阻尼进行了识别和分析,通过比较夹层板与同厚度单层铝板的阻尼特性,检验了夹层阻尼板的减振效果以及验证了本文设计方法的有效性。     

基于试验和薄层单元仿真的接触阻尼识别方法

接触刚度和阻尼是影响螺栓连接的装配结构动力学特性的关键参数,为了实现接触刚度和阻尼的同时识别,在前期开展的螺栓连接结构接触刚度识别的基础上,提出一种基于试验和薄层单元仿真的接触阻尼识别方法。通过在单螺栓连接结构中巧妙引入试验垫片,通过试验获得有界、对称且均匀接触状态下结构的固有特性与动态响应;进而建立模拟接触面刚度与阻尼的薄层单元,并仿真获得结构的动态响应特性;通过结构固有频率测试与仿真结果构建误差函数实现接触刚度识别,通过动态响应测试与仿真结果构建误差函数实现接触阻尼的识别,进而获得接触刚度与阻尼随接触法向力变化的模型。结果表明,接触刚度随法向力非线性增大而接触阻尼则非线性减小,当法向力较大时,接触刚度和阻尼趋于稳定。研究结果为接触刚度和阻尼的同时识别提供了一种行之有效的方法,识别平均误差分别为4.5%、14.8%,所识别的刚度和阻尼以合适的薄层单元形式,可直接应用到包含多接触面的装配系统动力学分析中。