运载火箭地面风荷载及响应研究

通过捆绑式运载火箭在地面风环境下的风洞试验 ,分析了不同试验条件下主体火箭及助推器各测压截面压力分布的变化规律。结果表明 :主体火箭和助推器之间的相互干扰、发射塔架对于火箭的影响都很明显。另外 ,对其气动弹性模型在地面风荷载下的动态响应亦进行工程计算 ,并与试验结果有良好的一致性     

飞机风扰响应特性的模拟与评定方法

针对飞行试验研究飞机风扰响应特性时存在的安全性与经济性问题,提出了一种在平静大气中模拟及量化评定飞机风扰响应特性的方法。通过设计舵面输入指令来激励飞机,使其产生能够模拟受到风扰的运动响应,进而完成飞机风扰响应特性的评定。以某型飞机为算例,基于PID控制方法设计了激励指令信号,模拟了飞机遭遇垂直突风与侧风后的响应特性,并基于时域峰值法评定了飞机的稳定特性。采用低阶等效拟配的方法对基于风扰响应数据评定所得的稳定特性结果进行了对比验证,结果表明,所建立的模拟风扰响应的控制指令设计与稳定特性评定方法是正确合理的。研究方法与结果对于飞机风扰响应特性的飞行试验评定等具有一定的参考价值。      

基于ESO的电液位置伺服系统反步滑模控制

针对阀控电液位置伺服系统未建模摩擦力、参数不确定性和外部随机干扰造成的复合扰动问题, 提出一种基于扩张状态观测器(ESO)的反步滑模控制方法。ESO的设计可以对作动器速度、加速度和复合扰动进行在线估计, 解决工程应用中对以上信号难以测定的问题;基于ESO估计值和位移反馈信号进行反步滑模控制器设计, 通过构造包含反步设计误差、滑模函数和观测器误差的Lyapunov函数, 对所提控制方法进行稳定性证明;为验证所提方法的有效性, 进行了AMESim和MATLAB/Simulink联合仿真, 与PID控制器、传统的反步滑模控制器和基于ESO的滑模控制器的控制效果进行对比, 并对仿真数据进行了分析。研究结果表明:所提方法可以有效抑制系统复合扰动, 位移跟踪精度高, 鲁棒性强。      

基于状态空间涡格法的阵风减缓分析

阵风响应计算及阵风减缓控制系统设计是飞行器气动弹性分析中的重要内容。基于状态空间涡格法(VLM)建立飞行器阵风气动力模型,给出有限元结构模态及控制面模态广义自由度与涡格法控制点边界条件的插值关系,建立适用于复杂模型的阵风响应分析方法,弥补了传统阵风响应分析方法需要进行有理函数拟合或迭代计算资源消耗大等不足。在此基础上,基于经典PID控制方法设计阵风减缓控制系统,仿真得到离散阵风及von Karman连续阵风激励下的系统开/闭环时域响应情况,对比响应幅值计算减缓率。仿真计算结果表明：根据所提方法建立的阵风响应分析方法准确,阵风减缓控制系统能有效降低原气动弹性系统的阵风响应。     

高速柔性转子系统非线性振动响应特征分析

针对高速柔性转子多支点支承的结构特点及转子动力特性设计的需要,分析松动支承对转子动力特性的影响,仿真研究得到多支点支承高速柔性转子系统的非线性振动响应特征。研究结果表明:工作在多阶临界转速以上的转子系统,存在松动支承时,工作中的柔性转子可能存在周期、拟周期、混沌运动。进而研究了松动支承位置、不平衡量、松动间隙等参数对多支点支承柔性转子振动响应的影响,分析结果为多支点支承高速柔性转子系统的动力学设计提供了理论方法。      

高层建筑物气动弹性模型风洞试验研究

本文主要研究了一高层建筑物气动弹性模型的动态响应特性。模拟对象为上海市的新锦江饭店。该建筑物高155.94米,长和宽均为32米,全钢结构。试验是在中国空气动力研究与发展中心低速所的1.4米×1.4米风洞中进行的。通过风洞试验,得到了该建筑物上的脉动压力、振动加速度和总体气动载荷。采用 SD-375动态分析仪进行了频谱分析和其它数学处理,获得了相应的统计函数。试验结果表明,不管风向如何,建筑物的最大动态响应总是与折算风速的幂成正比,对该模型来说,在风速相同时,横风响应值大于其它方向,设计时应予以考虑,从功率谱密度函数来看,其振动能量主要集中在建筑物的最低阶频率附近,高阶振型的影响可以忽略。     

贴片云纹干涉法测量离面位移及振动

将全息胶片用特种胶粘贴到试件表面,用加载前后两次曝光法得到全息云纹,然后使胶片与测试对象分离后进行处理,这种可分离处理的贴片云纹干涉法在面内位移及应变场测量中已获得成功应用。它具有实验周期短、工艺简单、测量精度高等优点。本文首次提出采用非对称双光束入射贴片云纹干涉法,在忽略较小面内位移影响的前提下可获得离面位移及振幅场。文中用付里叶光学验证了面内位移定量公式,推导了离面位移及振动的计算公式,并对测量精度及灵敏度作了讨论。最后给出了对悬臂梁挠度及矩形板横向振动的测试结果。本文的工作扩大了贴片云纹干涉法的应用范围,对工程实际应用具有一定价值。     

弹性体表面覆盖层对冲击应力波的响应

本文研究了弹性体表面覆盖层对弹性体内部由于瞬态加载或者材料突然断裂等冲击因素所引起的应力波的动力响应问题。提出了一种对该类问题进行初步分析的简化模型,在此基础上建立了应力波场的分析方法,并借助于积分变换技术求得了问题的解析解。最后通过算例分析讨论了问题的两种特征参数对覆盖层位移响应及界面应力响应的影响规律。结果表明,本文所提出的模型及应大波场的分析方法对于初步研究覆盖层对冲击应力波响应问题的动态特征是有效的。     

远场涡流三维缺损检测机理的有限元分析

本文依据远场涡流检测中场的分布特点对远场涡流模型进行了合理的简化,建立了有限元分析模型,并完成了二维及三维有限元数值分析,给出了缺损附近的磁场、涡流及波印亭矢量的分布,预估了远场技术中三维探头的缺损响应,结合实验结果初步解释了由实验观察到的而至今未被理解的一些远场现象。最后着重分析了周向缺损与轴向缺损的探头信号的差异,并对远场技术缺损的检测机理作了较为细致的探讨,得到了一些重要结论。