飞机结构动力学有限元模型修正

从工程应用的角度讨论了利用GVT结果和优化方法的飞机结构动力学有限元模型修正技术，提供了一个比较成熟的、达到实际工程应用水平的修正方法和计算过程，并给出了在AC500飞机的成功应用。     

基于优化算法和GVT结果的结构质量模型修正

提出了一种基于优化算法和GVT结果的结构质量型修正方法，利用模态正交性条件构造目标函数，并考虑结构总质量特性约束，利用GVT结果对给定的粗糙的结构离散质量分布进行修正，数值仿真表明，该法提高了结构质量模型的精度，使修正后的离散质量分布与真实的离散质量分布吻合。     

大型飞机全机地面振动试验技术研究

从试验设计、模态测试、数据修正三个方面，运用优化、虚拟、仿真的手段，探讨了大型飞机全机地面振动试验技术。分析了大型飞机弹簧小车支托方式寄生模态的存在性、附加质量和附加刚度对试验结果的影响，提出了支托参数优化的可行性方法。提出了准相似有限元模型辅助模态分离和基于纯模态／有限元模型的激振力矢量的优化方法。针对大展弦飞机，分析并提出了机翼航向模态的特殊性和测试与分离原则。分析了GVT数据修正技术的可行性和工程应用前景。     

具有集中非线性全动翼面模态测试和颤振工程分析

分析了全动翼面的非线性环节，并以目前国内规模最大、精度最高、技术最先进的地面共振试验系统——VXI-640系统为试验手段，运用多点正弦激励下的相位共振法对某型飞机全动翼面进行了模态测试，试验模态纯度高正交性好。以试验模态为数据依据，采用三种气动模型对某型飞机全动翼面进行了颤振分析，分析结果合理，从而论证了基于高精度GVT试验模态进行颤振分析的实用性和可靠性。基于GVT试验设计技术和共振试验虚拟技术，分析了未来利用修正GVT试验数据进行颤振分析的前景。     

基于混合建模的带外挂飞机固有振动特性与颤振分析

飞机改变外挂后,需对全机带外挂结构进行地面振动试验或动力学分析以获得带外挂结构的动力学特性,用于重新评估飞机的颤振特性。以无外挂飞机的GVT模型与经验证的外挂FE模型为基础,通过混合建模,利用自由界面模态综合法,得到带外挂飞机的固有振动特性,并以此为基础进行颤振分析,为现役飞机带外挂改装带来极大的方便。工程算例表明了该方法的可行性。     

多铺层碳纤维蜂窝板模型修正

 蜂窝板是现代飞行器的主要承力结构,通过分析各形式响应面适用范围,提出Linear-and-Gaussian组合核支持向量机(SVM)响应面和基于分组控制策略的改进粒子群优化(IPSO)算法。用ANSYS的SHELL91单元建立多铺层碳纤维蜂窝板的有限元模型(FEM),并通过正交试验设计和F值检验确定待修正结构参数,构造Linear-and-Gaussian响应面以拟合待修正结构参数与蜂窝板模态频率的关系并检验响应面模型有效性。最后,用基于分组控制策略的IPSO算法对响应面模型中的结构参数进行修正,修正后参数代入原有限元模型得到修正模型。通过对修正前后模型模态频率与基准模型模态频率在测试频段内外的对比,证实了修正后模型具有良好的复现能力和预测能力。     

转子-支承耦合结构的模型修正研究

在转子-支承耦合结构的动力学分析过程中,结构模态参数计算结果与实验测试结果往往存在较大差异。针对此问题,应用优化算法对结构动力学模型进行修正,使计算模型能更准确地反映结构特性。建立由梁单元、盘单元、弹性支承单元组成的结构动力学有限元模型;选择优化目标函数、设计参数,并对各参数进行灵敏度分析。应用粒子群算法对选取的设计参数进行优化,得到最优模型。利用转子-滚动轴承实验器进行验证,结果表明,方法能够有效地实现转子-支承耦合结构的动力学模型修正,修正后模型更接近实际结构。     

2.5维编织树脂基复合材料平板多尺度动力学模型修正

在2.5维编织树脂基复合材料多尺度固有振动分析的基础上,开展基于实测结构模态数据的复合材料平板动力学模型修正研究,以获取精准反映其动力学特性的模型。首先,建立复合材料平板固有频率对弹性参数的灵敏度分析方法,分析了平板固有振动特性的主要影响因素;其次,建立基于灵敏度分析的复合材料多尺度动力学模型修正方法,形成了基于MSC.NASTRAN平台的模型修正程序。最后,利用实测结构模态测试数据,实现对复合材料平板动力学模型的修正。结果表明,对关键弹性参数进行修正后,不同边界条件和纱线走向的复合材料平板试验件固有频率实测数据与仿真数据的最大误差由10.44%下降至2.39%,相关性得到了大幅改善。此外,所提出的自由模态测试方案结合动力学模型修正方法,为复合材料等效弹性参数的试验辨识提供了新的技术途径。     

基于优化的动力学模型修正中的优化策略

基于MSC．Nastran平台，利用其优化设计功能，提出能应用于动力学有限元模型修正中的优化策略。经过算例和工程实际结构计算，证明该优化策略能有效提高模型修正的精度和收敛速度。修正完成后，能显著地降低修正模型和目标模型的结构参数、频率误差和提高模态相关性，有很好的工程应用前景。     

斜掠气梁充气翼湿模态分析与试验

参考气动弹性剪裁思想，通过将充气翼内部气梁沿展向偏转一定角度设计一种新型斜掠气梁充气翼。针对充气翼结构动力学特性研究需要对考虑周围空气影响的湿模态进行分析，在考虑空气附加质量影响和流场对于系统刚度贡献的前提下，发展了一种针对柔性充气结构湿模态快速建模分析的附加质量-刚度法。在柔性充气管算例验证了所提方法有效性的基础上，完成了对传统直梁充气翼和斜掠气梁充气翼湿模态的仿真研究，并与地面振动试验（GVT）结果进行对比分析。结果表明，3种充气翼湿模态仿真结果与试验结果均吻合较好，充气翼结构固有频率随充气内压上升而增加，同时相比于传统直梁充气翼，斜掠气梁充气翼第1阶与第2阶模态具有更低的固有频率之比，且弦向模态能够显著消除，对改善充气翼飞行器的气弹性能具有重要意义。     

基于薄层单元的拉杆转子接触界面动力学建模及修正

为了研究具有复杂接触界面拉杆转子系统的动力学特性,发展了基于薄层单元的拉杆转子接触界面动力学建模及修正方法。采用线性本构关系的薄层单元模拟转子部件的复杂接触关系,基于模态试验数据,运用分层模型修正方法对预紧状态下拉杆转子部件接触面的连接刚度进行识别,通过识别的薄层连接参数建立拉杆转子动力学预测模型。将拉杆转子动力学预测模型的结果与试验数据进行对比分析,结果表明:采用线性本构关系薄层单元能够模拟拉杆预紧状态下接触界面的力学特性,修改薄层单元弹性模量能够模拟接触界面的法向刚度和切向刚度;修正后转子模型与测试结果的最大频率误差为0.6%,平均频率相对误差为0.25%,修正后模型能预测实际结构的振动响应。      

基于参数法的焊接薄板动力学模型修正

以焊接薄板动力学模型修正为目的,通过建立参数法修正模型,对含焊缝悬臂薄板动力学模型进行了修正。将焊缝用连续实体单元建模,焊缝部位的密度和弹性模量作为修正变量,以有限元数值解与模态振动测试结果误差最小化为优化目标,通过数值迭代运算,得到了模型修正参数的最优化解。结果证明模型修正精度较高,可有效降低焊接结构件有限元模型复杂度。     

VXI-640全机地面振动试验系统

VXI-640 GVT系统是以当前国际上最先进的VXI总线技术为平台而研制成功的国内最大规模的全机地面振动试验系统，该系统由Agilent VXI数据采集前端和MTSI—DEAS Test模态测试分析软件，并配以自行研制的纯模态软件组成。介绍了VXI—640系统的主要组成及系统特点，该系统已成功地应用于飞机振动试验和其它结构的振动测试。     

基于混合建模的机翼／外挂系统固有振动特性分析

针对机翼下带外挂飞机挂载组合多、振动分析工作量大及现役飞机更新外挂改装的需求,通过机翼／外挂系统模型的固有振动特性分析,试图探索基于混合建模的带外挂飞机的固有振动特性分析技术,即以无外挂飞机的GVT模型与经试验验证的外挂有限元模型为基础,采用自由界面模态综合进行混合建模,完成飞机机翼／外挂系统的固有振动特性分析。以机翼／外挂系统模型为例,验证了混合建模技术在机翼／外挂系统固有振动特性分析应用的有效性。     

基于不相关模态振型的修正技术

为充分利用试验测量结果，探讨了一种修正技术，不但有效利用试验数据中与有限元模型相关的模态信息，同时也有效利用不相关模态信息，并成功应用于某型现代高推质比涡扇发动机结构中.通过计算，修正后的模型计算值与试验测试值比较接近，误差接近0，MAC（model assurance criteria）值接近1.研究表明:利用不相关模态振型的模型修正技术能够有效得到准确的修正参数值，且修正后的有限元模型具有很高的计算精度.      

某航空发动机机匣的动力学模型修正

利用动力学模型修正技术对某航空发动机机匣的有限元模型进行了修正.通过振动模态测试得到了实际机匣的模态数据用以作为有限元模型 修正的基准.利用频率对单元刚度的灵敏度分析选定了修正区域.在此基础上,应用1阶优化方法对机匣的有限元模型进行修正.研究结果表明:修正后机匣有限元模型的前10阶模态的计算值与实际测试的误差都在29%以内,可以应用在后续的发动机整机动力学分析等方面.      

直升机起落架虚拟静力试验方法研究

基于LMS Virtual.Lab多体动力学仿真平台,建立了某型直升机起落架虚拟静力试验方法。基于修正的Craig-Bampton固定界面模态综合法,通过求解各构件的Craig-Bampton模态信息,建立了直升机起落架试验系统的刚柔耦合动力学模型。通过动力学仿真,分析了不同工况下监测点位移随载荷变化规律,考察了夹具柔性对仿真结果的影响。仿真结果表明:对虚拟静力试验系统中的与起落架直接连接夹具加以柔性化处理,其起落架结构的最大位移与试验结果吻合较好;夹具柔性对仿真结果有较大影响。     

阻尼不相似动响应模型的一种频域修正方法

在动响应相似缩比模型设计和试验中,阻尼往往难以保证相似,使得模型动响应难以直接换算到结构原型上,为此提出一种基于传递函数的频域修正方法。基于稀疏模态假设,在特定模态频率的邻近频带内,仅考虑该阶模态对传递函数贡献,建立理想模型与实际模型传递函数之间的简化理论关系。以二自由度离散振动系统和实际结构振动模态试验为例,对所提出的修正方法进行了验证。结果表明,修正后的传递函数幅频曲线与目标值吻合度较好,表明了本方法的可行性和有效性。     

基于能量有限元法和虚拟模态综合法的高频冲击响应分析方法

为了分析结构受到高频冲击载荷激励后的瞬态响应,提出了一种基于能量有限元法（EFEM）和虚拟模态综合（VMSS）法的高频冲击响应分析方法。通过能量有限元法进行高频稳态分析,获得结构频响函数（FRF）的频段平均值,然后结合虚拟模态综合法得到虚拟模态振型系数,最后通过Duhamel积分获得结构在高频冲击载荷作用下的瞬态响应。对一简支梁模型进行算例分析,将本文方法的结果与传统有限元法（FEM）和统计能量法（SEA）的分析结果进行对比,验证了所提方法的有效性,也表明该方法具有模型简单、分析速度快等优点。     

典型支架动力学模型修正与隔振设计

在民机研制过程中，设计要求机载设备所能承受的振动量值需高于标准中规定的量值，而实际上由于供应商设备是货架产品，不一定按照DO-160G规范中所规定标准谱开展振动环境试验。为满足设备振动环境试验要求，在支架装机使用前需要采用相应的减振措施来降低设备处响应。以某型支架为研究对象，对典型支架进行了模态及随机响应分析，并对假件及安装支架实施了正弦扫频试验。依照各方向的扫频试验数据对有限元模型各阶响应进行动力学模型修正，添加刚度及阻尼单元。修正后的模态频率误差在2%以内，相应模态频率处的峰值误差在5%以内。随后对假件支架系统开展了隔振设计，通过在支架与机身连接处增加隔振器及粘贴阻尼层的方式，使得隔振后的仿真随机响应低于DO-160G标准谱20 dB，结果表明隔振措施有效。