全角半球陀螺谐振子结构设计研究

围绕全角半球谐振陀螺的典型使用环境特征,对谐振子结构方案进行了深入研究。仿真分析了“等壁厚”“上薄下厚”“上厚下薄”3种结构方案的振动特性差异,发现在谐振子平均尺寸相同的情况下,“上厚下薄”方案的工作频率最高,相邻模态频率间隔最大,且受冲击影响最小。进一步,定量仿真分析了内球面半径、内圆角半径及内支撑柱直径等结构参数对“上厚下薄”谐振子振动特性以及抗冲击性能的具体影响,为陀螺的设计加工提供了有效参考。     

基于CWTHHT结合的永磁同步电机失磁故障诊断方法及其可行性分析

永磁同步电机失磁故障是驱动电机故障中最为严重的故障之一。失磁故障意味着永磁同步电机的优势显著降低。提出了基于CWTHHT结合的永磁同步电机失磁故障诊断方法并对其可行性进行了分析。首先简要分析了永磁同步电机稳态运行特性、搭建电机故障试验平台,实时采集电机正常及失磁时的定子电流信号;然后通过信号分析得出:失磁故障下电流信号的EMD分解分量imf4的周期性较正常情况时变差,而且分量imf3所占比例较正常情况时变大;失磁故障下电流信号的HHT图中基波频带较正常情况能量分散了。因此,基于CWTHHT结合的故障诊断方法是可行的。     

基于遗传算法参数优化的变分模态分解结合1.5维谱的轴承故障诊断

为了准确提取轴承的故障特征,提出了一种遗传算法(GA)参数优化的变分模态分解(VMD)结合1.5维谱的轴承故障诊断方法。首先以VMD方法中模态分量的包络熵值最小为优化目标,利用遗传算法对模态分量个数和二次惩罚因子进行优化,确定这两个能使VMD实现最优分解的输入参数。然后利用参数优化的VMD方法对仿真信号和轴承内环故障信号进行分解,并做各模态分量的1.5维谱图。参数优化的VMD分解得到了与仿真信号原始分量相符的4个模态分量,1.5维谱剔除了未参与二次相位耦合的10Hz频率分量。同时在1k Hz频率以下,运用本文方法提取了轴承内环故障特征频率的1至6倍频频率成分以及电机转频对它们的调制频率。由此表明,遗传算法参数优化的VMD可实现复杂信号的正确分解,1.5维谱可有效检测信号的二次相位耦合。同时,遗传算法参数优化的VMD结合1.5维谱能有效提取轴承内环故障特征,从而验证了本文方法的有效性和实用性。     

高速飞行器飞行模态辨识技术及验证研究

针对高速飞行器飞行模态辨识技术可行性及未来发展问题,本文介绍了高速飞行器飞行模态辨识技术及验证研究情况。其中工作模态辨识搭载的飞行试验平台最高飞行马赫数为6。通过地面试验研究和飞行器结构特点,确定了遥测系统测点最优布置方案,通过遥测系统进行了若干通道的低频振动响应测量。提出了基于时域缩放的飞行模态滑动跟踪方法,对飞行器飞行过程中的低阶模态进行了锁定和跟踪。通过研究,验证了飞行模态辨识方法和测量系统的可行性,为后续进一步研究飞行模态天地差异以及发展飞行模态在线辨识技术奠定了基础。     

推进剂粘弹性对固体火箭飞行模态特性的影响

常规固体火箭振动模态特性分析中不考虑推进剂粘弹性的影响,实际上在飞行过程中推进剂的粘弹性会使固体火箭呈现复杂、变化的模态特性。飞行过程中,一旦结构的某阶模态与燃烧室声腔发生耦合振动,就有可能诱发燃烧不稳定,因此有必要掌握全箭实时模态参数。针对粘弹性推进剂使得火箭飞行过程实时模态参数难以预测的问题,提出了一种数值仿真模型修正方法,以空、满载固体火箭地面模态试验结果与仿真结果进行对比,证明了方法的准确性。对空、满载火箭模态参数进行对比还可以发现,当推进剂厚度随着燃烧逐渐变薄,全箭在弯曲振动中,发动机壳体的截面变形逐渐增大;发动机呼吸振动幅值也随之变大。在已知燃面退移量的前提下,可准确预示全箭在飞行过程中的实时模态参数,极大提升了固体火箭在飞行过程中的振动问题的分析及排查能力。     

用于飞行器结构监控的柔性无线曲率传感器

曲率传感器是提供高速飞行器机体结构曲率信息的关键器件,对构建关键部位载荷方程和提高局部载荷预测精度至关重要,在内部柔性部件主动控制及机体结构健康监测等方面展现出无可替代的作用。针对传统有线硬质器件难以适应柔性结构主动控制应用需求的“瓶颈”问题,结合新型二维材料及LC无线传感技术,本文提出了一种柔性无线曲率传感器,用以精确获取柔性结构主动控制信号的反馈信息。采用多孔疏松的氧化石墨烯作为LC谐振器的介质层以获得较高的曲率灵敏度,银质LC谐振器被丝网印刷于氧化石墨烯介质层表面,聚酰亚胺/聚二甲基硅氧烷层被用作柔性衬底。进行了表面形貌表征及性能测试,结果表明,曲率传感器实现了无源无线检测,灵敏度达到1.55MHz/mm,重复性误差小于0.54%,验证了利用新型二维材料研制无线曲率传感器的可行性,为提高高速飞行器内部柔性结构主动控制部件的精度和可靠性提供了研究基础。     

自然激励下的运载火箭时变模态参数获取技术研究

新一代运载火箭在靶场加满液氢和液氧推进剂后,由于安全因素无法开展传统的有源激励模态试验,为了提高发射稳定性,必须获取运载火箭全状态下的模态参数.基于结构振动响应的互相关函数与单位脉冲函数具有相同数学构架的前提,采用改进模态自然激励技术(NExT-LSCE-LSFD)对风激励下采集的时域数据进行识别,获得了火箭加注过程中...     

细长体飞行器模态试验水平悬挂系统设计分析

针对水平悬吊细长体飞行器模拟自由-自由边界模态试验需求,研究了两点水平悬吊系统绕滚转轴刚体模态对细长体飞行器地面模态试验结果的影响.研究方法是建立两点水平悬吊系统的简化力学模型,分析绕滚转轴刚体模态与横向弯曲模态发生耦合现象的机理,然后通过数值仿真和试验验证,分析了弯滚耦合现象对试验结果的影响规律.研究表明,弯滚耦合现...     

从自由试验提取阻尼约束结构主模态

本文发展了一种利用自由试验提取阻尼约束结构复模态的可行方法。然后利用现有技术,又由提取的复模态辨识出工程中常用的主模态。本文采用了两种阻尼模型：瑞利阻尼和粘性阻尼。针对此两阻尼模型建立的提取约束结构复模态的两支配特征方程的精度是良好的。即使当所要求提取的约束结构模态的频率范围大于自由结构的试验频段,也能获得满意的结果。     

RBCC燃烧室冲压模态数值模拟及试验验证

为了探究煤油燃料火箭基组合循环(RBCC)发动机燃烧室在冲压模态下的燃烧特性,构建了一套仿真计算方法用于预测、分析燃烧室内流动及燃烧过程。以带支板喷注器、单凹腔火焰稳定器RBCC燃烧室为例,开展了冲压模态下的内流场三维数值模拟,计算得到的壁面压力曲线与地面试验及飞行试验结果符合良好。分析燃烧室压力、马赫数、燃气组分等参数可以发现：当前燃烧室结构能够实现冲压模态下液体煤油燃料的稳定、高效燃烧;与冷流相比,压升可达5倍以上;支板能够有效提高煤油燃料的掺混能力;火箭安装台阶下游存在利于燃烧和火焰稳定的回流区;通过调整凹腔、支板等喷注器供油规律,可提高来流氧气的利用率,实现更为充分的燃烧。