全复合材料翼面振动主动控制技术研究

目的减小复合材料结构振动响应。方法以全复合材料翼面为研究对象,结合该翼面结构有限元模型,建立带有压电作动器的结构动力学仿真模型。利用PID(Proportional,Integral and Differential)控制理论设计主动控制律,基于Simulink仿真平台设计控制律程序,通过控制律变参分析得出PID控制各参数的设计规律,基于仿真模型进行主动控制仿真试验。以仿真试验结果为基础,在复合材料翼面上进行振动主动控制地面试验。结果有效地控制了复合材料翼面振动响应,振动响应减小了79.74%,验证了模型和控制律设计的有效性。结论以压电作动器作为控制作动器,通过PID控制理论设计控制律,能够有效控制全复合材料翼面振动,使振动减小。     

用于柔性板振动控制的压电陶瓷时效损伤性能研究

目的基于压电陶瓷的逆压电效应,以试验和仿真分析的方法研究压电陶瓷对某柔性板试验件振动控制的时效性能,为压电陶瓷如何保持长时间有效参与振动控制提供参考。方法搭建振动主动控制系统,实现柔性板的振动控制,以压电陶瓷驱动电压的降低模拟时效损伤。建立该结构的动力学有限元模型,并进行响应分析,以压电陶瓷产生的驱动力变小来模拟时效损伤。通过测定不同损伤程度的压电陶瓷参与振动控制前后的动响应,得到多种条件下的振动控制效率。结果当所有压电陶瓷的时效损伤程度均达到80%时,对某柔性板试验件的振动控制率降低为初始振动控制率的60.4%。基于试验与分析结果,评估多种条件下的振动控制率,得到了压电陶瓷时效损伤对柔性板振动控制的影响规律。结论压电陶瓷时效损伤对柔性板振动控制的影响可以用有限元仿真来模拟,压电陶瓷的时效损伤程度可通过调节它的驱动电压来进行测试。     

高温环境下薄壁试件随机振动疲劳研究

目的研究高温环境下薄壁试件的随机振动疲劳问题。方法综述国内外随机振动疲劳研究现状,制定有效的研究方案。首先,通过有限元法完成薄壁试件的动力学响应数值仿真计算与分析,基于改进的雨流循环计数法预估薄壁试件的疲劳寿命。然后,开展高温环境下薄壁试件随机振动疲劳试验,获取危险位置动力学响应与疲劳寿命。结果高温强振动环境下,结构的危险位置主要出现在固支边界或形状突变位置,且基频处的动力学响应峰值是结构疲劳寿命的主要影响因素,随温度和振动量级的增加,结构疲劳寿命呈抛物线降低趋势。结论通过仿真与试验的比对,验证了高温环境下薄壁试件随机振动疲劳仿真计算方法的有效性与可靠性。     

压电主动振动控制系统受噪声影响时域仿真研究

目的基于逆压电效应的热弹性比拟原理,提出压电主动振动控制系统噪声时域的研究方法。方法首先建立压电结构系统的状态空间模型,选择一定的控制策略设计控制器,然后考虑压电控制系统噪声干扰问题进行控制系统闭环仿真,考察不同测试噪声水平对振动控制效果的影响。结果算例结果表明,采用神经网络(NNP)控制策略实施振动控制时,50 Hz工频噪声对控制效果影响不大。结论该方法可方便地考虑各种实际噪声情况,快速直观地给出噪声对控制效果的影响。     

基于直升机耦合分析的振动响应预测研究

目的预测直升机振动响应。方法采用中等变形梁理论建立直升机旋翼桨叶结构有限元模型,以准定常气动力模型及Pitt动态入流理论模拟旋翼上的气动作用力,结合旋翼结构及气动模型形成旋翼动力学分析模型,并以旋翼动力学试验结果验证模型的正确性。基于Patran建立直升机机体动力学模型,根据旋翼动力学分析结果,筛选并提取机体模态信息。结果耦合旋翼动力学及机体动力学模型,形成直升机全机耦合动力学分析模型,采用时间有限元方法求解耦合模型,以此模型进行直升机机体振动响应预测及与试验对比分析研究。结论该方法机体振动响应计算值与试验值变化规律相同。     

异形电极调控的体声波谐振器力–电多场耦合仿真与优化

目的 抑制压电薄膜体声波谐振器(FBAR)寄生振动模态干扰,提出一种异形电极调控的谐振器新结构,并进行力–电多物理场耦合有限元建模分析与参数优化。方法 基于压电薄膜体声波谐振器的力–电耦合方程,运用有限元方法进行参数影响仿真分析,获得不同电极结构形状与敏感几何参数对应的谐振器阻抗特性及寄生振动模态干扰的影响规律,并对提出的异形电极调控谐振器几何参数进行优化。结果 新型电极结构使得薄膜体声波谐振器的导纳特性曲线更加平滑,相位波纹减少,无明显寄生谐振峰。参数优化所得框状电极宽度为6 μm、厚度为0.1 μm,谐振频率为1.727 GHz。结论 通过异形电极结构形状设计,可以实现对谐振器寄生振动模态的有效抑制,提升谐振器的性能。     

空投装备缓冲气囊匹配设计与仿真计算研究

目的解决缓冲气囊的研制周期长、成本高而设计效果却不够理想的问题。方法针对这个问题,对缓冲气囊的着陆缓冲过程进行解析建模,然后通过参数的无量纲化,将缓冲气囊的解析计算模型转化成无量纲动力学模型。借助缓冲气囊参数匹配图,根据试验需求对气囊缓冲系统进行匹配设计,然后采用有限元方法对气囊缓冲系统进行建模分析。结果搭建了气囊跌落缓冲试验系统,进行了气囊跌落缓冲试验,通过试验验证了参数匹配方法的有效性,并利用试验数据对有限元仿真计算结果进行了验证,配重平台最大加速度和气囊最大压强的误差分别为1.6%和3.1%。结论有限元仿真的精度可以满足分析要求,基本反映了实际的气囊缓冲特性。     

多点激励振动试验振前优化方法研究

目的研究多点激励振动试验的振前优化方法。方法提出一种基于传递函数的多点激励振动试验的动态仿真方法,通过振前仿真可以实现试验方案和试验参数的优化。通过预试验获取传递函数矩阵,然后以传递函数为仿真对象,以时域信号的卷积代替时域信号的驱动,最后模拟MIMO控制仪的控制过程形成一套完整的仿真试验方法。结果通过仿真结果和试验结果的对比,仿真精度较高,完全能够说明实际的试验控制状态。结论实际应用表明,通过振前仿真进行试验方案和控制参数的优化,有效减少了预试验的时间和次数,达到了较好的控制效果。     

基于PAM-CRASH的飞机着舰拦阻系统动力学仿真分析

目的研究拦阻和着舰过程中拦阻钩的动态响应,为拦阻钩的多冲动力学分析提供依据。方法运用PAM-CRASH软件建立着舰拦阻冲击动力学的有限元模型,将整个过程分解为着舰和拦阻两个不同的阶段,考虑柔性体的建模方法。结果通过仿真分析,得到拦阻着舰过程中响应最大的位置,得到绳索拦阻的最大载荷。结论针对飞机拦阻钩结构动力学模型,就其啮合过程进行了动力学仿真,考虑飞机的航向及下沉速度综合作用下拦阻绳索的动态响应,探索了柔性拦阻绳索结构的动力学模拟方式。     

高温环境下薄壁结构声疲劳失效验证技术研究

目的针对高温环境下薄壁结构声疲劳失效问题,研究分析薄壁结构在高温环境下的声疲劳失效特征,验证薄壁结构热声响应计算方法与疲劳寿命预估模型的有效性。方法较系统地阐述高温环境下薄壁结构声疲劳失效试验验证技术,重点总结热声疲劳试验环境建立与加载、高温环境下噪声测试、高温环境下动态响应测试和疲劳破坏寿命测试方法,并通过具体案例说明工程中试验验证方法的有效性。结果试验件在仿真计算与试验中的破坏位置一致,响应频率吻合较好,应力水平一致,疲劳寿命量级相当。结论薄壁结构热声响应计算方法与疲劳寿命预估模型的有效性高。     

单轴虚拟振动试验技术研究

目的 探索结合有限元和闭环随机振动控制方法搭建的随机振动虚拟试验系统是否可信,以及其限制条件,并明确下一步的工作方向。方法 搭建虚拟振动,并获得虚拟试验结果,并和实物试验结果进行比对。分别搭建随机振动控制仪模型和振动系统有限元模型,再组合成整个闭环随机振动虚拟试验系统。对振动台、夹具、产品进行有限元建模后,再根据模态试验结果对其修正。振动台、夹具、产品的有限元模型修改到位后,组合成振动系统有限元模型,振动系统有限元模型联合控制仪模型,构建闭环随机振动虚拟试验系统,并将虚拟试验结果和实物试验结果进行比对。结果 在400 Hz之前的低频段,虚拟试验结果和实物试验结果的一致性较好。结论 这种方法搭建的虚拟振动系统,在400 Hz前的低频段,可信度较好。     

有限元仿真在振动结构疲劳分析中的应用

为了对某机载产品进行结构疲劳分析,采用有限元分析软件ANSYS对产品结构进行了模态分析和随机振动分析,结合模态试验修正了有限元模型。由随机振动分析得到应力响应功率谱,最后利用频域方法计算结构的疲劳损伤。仿真结果基本吻合强化试验结果,并给出了产品结构设计改进方案。     

加筋板在复杂载荷下的振动疲劳寿命分析

目的研究航空工程结构部件——加筋板在准静态载荷和随机动载荷联合加载下的振动疲劳寿命预估问题。方法针对某铣制铝合金缺口加筋板,建立有限元模型,并采用时域法进行静动联合加载下的疲劳寿命分析。首先将准静态载荷分解为静力与正弦激励,以静力结果作为平均应力修正S-N曲线,再采用随机响应分析计算动载荷单独作用下结构危险点的应力PSD函数,通过逆傅里叶变换法,提取随机加载过程中的时域信号后,应用Von Mises等效准则,将其与正弦激励时域样本进行叠加,得到疲劳分析应力谱,再结合Miner线性累积理论和雨流循环计数法,计算得加筋板结构静动联合加载下的疲劳寿命。结果通过有限元仿真分析计算,得到加筋板在静动载荷共同作用下的疲劳寿命,对比试验寿命,误差基本在两倍界以内。结论由仿真与试验的结果对比说明,该方法可以有效预估试验件在静动载荷联合加载下的疲劳寿命,并能进一步推广到类似载荷下的疲劳寿命预估问题。     

粘弹性阻尼层减振与动力吸振技术对比研究

目的 实现结构振动最优控制目标.方法 基于振动控制的需求,以工程上典型的九宫格薄板为被控对象,选取合理的安装位置,通过有限元仿真进行附加粘弹性阻尼层和动力吸振器的抑振效能对比研究.结果 附加动力吸振器较附加阻尼层最大可实现69.2％的减幅比.结论 符合最优参数设计的动力吸振器在共振频率附近抑振效果更好,但粘弹性阻尼材料...     

高超声速导弹随机振动响应分析

目的 研究某高超声速导弹飞行过程中的振动状态,获得导弹在给定压力载荷下的振动响应特性。方法结合有限元分析、随机振动理论,利用三维软件构建导弹有限元模型,并在Ansys Workbench平台对其进行模态分析及谐响应分析。基于模态分析结果,对导弹进行随机振动响应试验,探究导弹在频域及力学上的振动响应特征。结果 计算得出导弹前六阶固有频率和振型,获得导弹上一检测点在给定振动激励载荷下的加速度响应曲线,并得到导弹整体结构的应力分布云图。结论 导弹模型强度符合要求,导弹在振动激励载荷下的加速度响应峰值均出现在380～400Hz,应力极值出现在导弹尾部区域,在此区域内,导弹更易产生结构性损伤。在飞行器地面环境模拟试验中,应着重考虑此频域及位置的振动条件。