动力学缩聚模型修正的矩阵逼近法

为避免结构动力学分析中修正有限元模型时的大型稠密矩阵运算,研究了一种用基于矩阵逼近的有限元缩聚模型修正法。根据有限元模型的缩聚和修正,给出了试验模态的扩阶、物理模态到广义模态的映射和矩阵逼近,并讨论了结构存在重频时模态的相关性。算例表明,该法可行。     

细长体飞行器自由边界热模态试验与仿真

随着耐热承载一体化材料在新型高超声速飞行器上的应用,承力结构的工作温度不断提高,各类热模态特性逐渐得到关注。针对非平面形状的细长体飞行器自由边界条件下的热模态特性开展了研究。通过研究模拟气动加热条件的圆筒形加热笼、模拟自由边界的耐高温柔性支撑、非接触激光多普勒测振、耐高温激振杆激励等试验方法,获得了细长体结构自由边界条件下随温度变化的前3阶模态变化情况。结果表明：对此类薄壁长圆筒类结构,温度升高对模态频率影响可以超过6 Hz。开展有限元仿真,并与试验取得的热模态结果的变化规律进行对比。结果表明：建立考虑温度对结构弹性模量、热应力影响的壳单元模型,能够较好地预测出前3阶模态频率在全部受热时间范围内的最大下降量,可为高超声速飞行器控制系统设计时的拉偏范围提供参考。     

轴承支撑的舵面热模态试验及支撑刚度辨识

对在大气层内及临近空间内长时间飞行的高超声速飞行器，其舵面的模态特性比固支的翼面更加复杂，除了与舵面自身的弹性模量及内部热应力有关外，还受到根部支撑刚度的较大影响，并且支撑刚度还将受到温度的影响。以轴承机构支撑的舵面为对象，考虑温度对支撑刚度的影响，建立了非固支的全动舵面支撑边界条件。通过设计舵面受热相同、支撑部位受热不同的加热工况，辨识出了连接面两侧温升对舵面支撑刚度的线性影响规律，并验证了辨识结果的有效性。结果表明：在舵面受热相同情况下，降低支撑部位的温升，可以有效减少舵面模态频率受气动加热的影响。研究结果可供安装此类舵面的飞行器防热设计参考。     

超隔热材料理论探究

为新型超隔热材料研究提供理论依据,给出一种超材料简单结构模型,根据原子振动波传播的基本理论,用转移矩阵理论和不同区间边界上应力,以及振幅连续关系推导出超材料中声子的本征方程。它清楚表明了声子频率与原子层结构参数及特性参数的非线性关系。讨论了不同条件下声子的模数与频率,给出了两种特定条件下的初步解。初步解表明:不同的原子层结构设计,声子频率不同,声子振动模数也不同。只要选择合适的原子层结构,就能降低声子振动模数和调节声子振动频率,从而降低材料热传导系数。对某些特定设计的超级材料,有不存在声子振动模的可能,这样的材料不能传播热声子,也就不能有效传递热量,这对新型隔热材料研究是非常有意义的。     

有限元动力学模型的综合修正方法

以复杂结构振动的有限元模型为研究对象,根据部件及整体特征研究了基于参数和基于矩阵的模型修正法以提高有限元计算的精度.以一双锥筒试件为例,在对模型作缩聚处理的基础上,综合应用多种商用程序功能给出了锥筒固有频率和夹具参数的修正.结果表明:该法能实现开放式修正,具较强灵活性,对工程实际有一定的应用价值.     

结构中不可测区域振动响应的预测算法

根据结构中某些可测部件的试验信号,以及其他部件的有限元计算结果,提出了在一定假设条件下复杂结构中不可测区域振动响应的一种预测算法。该算法在识别可测部件所有未知载荷的基础上,预测不可测部件的响应。采用傅里叶变换(FT)将时域载荷转为频域,在获得识别结果后再转回时域的间接法提高预测精度。仿真结果表明,间接法的抗干扰性强、稳定性好,其预测误差与试验误差为同一量级。但对实际工况下方法的有效性、仿真数据的处理等还需作进一步的研究。     

超声速氟化镁红外头罩热强度失效判别准则研究

以超声速氟化镁红外头罩为研究对象,进行了热应力数值分析和电弧风洞试验。比较了计算值与试验结果,结果表明:与第四强度理论相比,第一强度理论和莫尔强度理论更适于作为超声速氟化镁红外头罩的材料失效判别准则。