多体气动弹性系统超声速颤振分析

对一类多体气动弹性系统超声速颤振问题进行研究.分别采用多体动力学理论、活塞理论建立了弹性结构系统的动力学模型与超声速非定常气动力模型,得到了由微分代数方程表示的多体系统气动弹性动力学方程.通过数值求解微分代数方程的特征值问题,研究了多体系统在平衡位置小扰动运动的稳定性,完成了多体气动弹性系统超声速颤振分析.应用该方法研究了板状翼面及含操纵面翼面的超声速颤振问题,并得到了操纵面处于不同位置时翼面的颤振速度.结果表明,所发展的多体气动弹性系统超声速颤振分析方法,适用于由多个部件组成的工程结构颤振分析.     

不同热环境下的颤振问题初探

高超声速环境下,气动加热会严重影响飞行器结构的动力与颤振特性。文章研究了不同边界条件下气动热对结构动力学特性及颤振特性的影响。以全动平尾为对象,分析了不同热条件下其振动与颤振特性的变化。此外,采用解耦求解思路,进行了高温下弹性模量变化和热应力对平尾颤振特性影响的分析。结果表明,结构加热产生的热应力是导致其颤振速度下降的主要原因;平均温度升高会引起平尾颤振速度的明显下降,应引起重视。     

低超重高强度全复材跨声速颤振模型设计制造与试验

采用MSC Laminate Modeler模块复材结构精细建模技术,该文准确建立了某飞机部件的全复材跨声速颤振风洞试验件动力学模型,通过静、动力力学综合优化,实现了低超重模型的设计。借助于高精度预浸料铺层技术与热压成型工艺成功制备了全复材跨声速颤振模型,通过地面试验验证了该模型具有结构强度高、动力学特性精度高、分散性小、时效性好等诸多优点。复材模型简易装配技术的开发,在保证模型精度的同时大幅降低了生产成本。文中发展的低超重全复材跨声速颤振模型设计制造技术具有广泛的型号应用价值。     

跨声速颤振数值模拟方法研究

建立了一套完整的跨声速颤振特性工程分析方法。首先分别利用ZTAIC法(等价片条法)、ZTRAN法(域平板法)以及CFD方法直接求解Euler(欧拉)方程3种方法,得到了跨声速非定常气动力,再采用g法求解颤振方程,并将分析结果进行了比较。对比分析表明ZTRAN法和时间线化Euler法能够快速有效地反映跨声速气动力的非线性效应,适应于工程应用上的快速跨声速颤振分析。     

灰色系统理论在飞机操纵钢索磨损预测中的应用

钢索是软式飞行操纵系统的核心组成部件,其工作性能将直接影响飞机的飞行安全.因操纵钢索磨损问题具有典型的贫信息、小样本特点,采用灰色系统理论,建立钢索磨损量灰色预测模型,研究钢索随飞行小时数的磨损量灰色预测方法.实例分析和实际预测验证表明,灰色系统理论用于钢索磨损量预测是可行有效的.研究也有助于飞机维修从定检修理向视情维修转变.     

超音速飞行器机翼颤振的时滞反馈控制

采用时滞反馈主动控制方法对超音速飞行器机翼颤振进行控制,以提高飞行器机翼系统的颤振临界速度.首先根据二元机翼的力学模型,制定时滞反馈控制策略并建立时滞反馈控制系统的数学模型;分别对无控、零时滞反馈控制和有时滞反馈控制系统进行稳定性分析,获得时滞反馈控制系统的颤振稳定性边界.利用MATLAB/SIMULINK进行时域数值模拟,验证理论稳定性分析结果的正确性.结果表明:通过调节时滞量,可有效提高飞行器机翼的颤振临界速度,且控制策略简单,效果较好.     

柔性桥梁颤振导数间的相互关系的参数分析(Ⅰ)

在作者先前给出(徐旭,曹志远.柔长结构气固耦合的线性与非线性气动力学理论.应用数学和力学,2001,22(12):1299-1308.)的柔性结构半解析颤振导数的基础上,研究了桥梁颤振导数之间的内在联系和相互关系,并通过两个具体的桥梁颤振导数的测量试验数据,对其进行了分析验证.同时,也对颤振导数随着桥梁断面的气动中心、转速以及角度变化规律作了参数研究.数据分析的结果不仅验证了前文半解析颤振导数表达式的正确性,也进一步验证了半解析颤振导数之间存在一定的必然联系,同时也表明给出的半解析的颤振导数是适用于流线型断面的桥梁的.     

柔性桥梁颤振导数间的相互关系的参数分析(Ⅱ)

在作者先前(徐旭,曹志远.柔长结构气固耦合的线性与非线性气动力学理论.应用数学和力学,2001,22(12):1299-1308.)给出的柔性结构半解析颤振导数的基础上,研究了桥梁颤振导数之间的内在联系和相互关系,并通过两个具体的桥梁颤振导数测量试验数据进行了分析验证.同时,也对颤振导数随着桥梁断面的气动中心、转速以及角度变化规律作了参数研究.数据分析的结果不仅验证了前文半解析颤振导数表达式的正确性,也进一步验证了半解析颤振导数之间存在一定的必然联系,同时也表明其文中给出的半解析的颤振导数是适用于流线型断面的桥梁的.     

发动机舱大开口口盖的结构设计和计算分析

飞机发动机舱是飞机结构的重要组成部分,考虑发动机的拆卸、安装通道,以及在日常飞行时,对发动机进行检查和维护的通道,常常需要对发动机舱进行大开口设计。研究大开口口盖的复合材料设计是航空工业发展的一项重要技术,利用复合材料的高比强度、比刚度和优良的耐腐蚀、耐疲劳特性以及可设计性,可以带来良好的减重效果和较高的结构效率。对复合材料夹心结构进行有限数值计算和冲击损伤分析,验证其用发动机舱大开口口盖采用复合材料结构设计的可行性,对以后飞机的大型口盖的结构设计有一定的指导意义。     

超声速流中含间隙和立方非线性二元机翼的动力学分析

研究超声速流中含间隙和立方非线性二元机翼的气动弹性响应．首先由二阶活塞理论得到了双楔机翼的气动力和气动力矩．然后由平均法得到了气动弹性方程的极限环响应,并用Floquet理论分析了极限环的稳定性．结果表明,间隙系统在超临界Hopf分岔的条件下也存在Fold分岔和幅值的跳跃现象．而后,数值解与平均法的结果进行了对比,两者吻合得很好．最后,详细研究了间隙参数对气动弹性响应的影响．     

Influences of Attack Angles on Aerodynamic Derivatives and Flutter Characteristics of Flat Box Girders北大核心CSCD

以南京第四长江大桥扁平箱梁为研究对象,通过节段模型自由振动风洞试验详细测试了模型在不同风攻角下的颤振响应,探讨了系统非稳态及稳态临界振幅随风速的演化规律.首先,基于颤振响应振幅包络,结合Hilbert变换,识别了系统振幅依存的模态阻尼,并初步阐释了颤振形态随风攻角转变的机理.其次,提取了系统在不同风攻角下的模态参数,基于双模态耦合闭合解法,识别了断面在不同风攻角下的非线性颤振导数,研究了关键颤振导数振幅依存性随风攻角变化的规律及对断面颤振形态和特性的潜在影响.最后,通过逐项拆解模态阻尼,深入剖析了风攻角对非耦合及耦合气动阻尼的影响,并阐明了分项阻尼导致系统颤振性能差异性的动力学机理.     

弹性边界约束旋转功能梯度圆柱壳结构自由振动行波特性分析

对旋转功能梯度圆柱壳自由振动行波特性及边界约束影响进行了分析研究.将功能梯度材料的物理特性表示成沿壳体厚度方向指数变化的函数,基于Love壳体理论,将圆柱壳3个方向的振动位移场采用改进Fourier(傅立叶)级数方法展开, 进而改善位移函数在边界位置求导连续性,结合旋转圆柱壳结构能量原理描述与Rayleigh Ritz法,推导旋转功能梯度圆柱壳自由振动特征方程.通过将计算结果与现有文献结果对比验证了该文模型的正确性与收敛性.随后,通过算例讨论分析了功能梯度材料特性参数、几何参数、边界条件及约束弹簧刚度对旋转功能梯度圆柱壳自由振动行波振动特性的影响.结果表明:边界条件在环向波数n较小或长径比L/R较小的情况下对行波特性影响较为明显;随着厚径比H/R的增大,边界条件的影响逐渐减小;边界约束弹簧对行波特性影响程度取决于模态阶数情况;功能梯度材料特性参数对前后行波频率的影响随着模态序数的增大而逐渐增大.     

考虑主应力轴旋转的土体本构关系研究进展

对目前国内外考虑主应力轴旋转的试验研究及本构模型研究进行了总结分析,并对进一步研究提出了相应的建议．基于不同的加载条件,从纯主应力轴旋转和耦合主应力轴旋转两个方面,较全面的描述了主应力轴旋转情况下土体的基本变形特性,并对考虑主应力轴旋转的土体变形试验提出了进一步研究的建议．较为系统地评述了当前较有代表性的考虑主应力轴旋转的土体本构模型（边界面模型、多机构模型、运动硬化模型和广义塑性模型）,得出了广义塑性模型更适合用来描述考虑主应力轴旋转的土体变形特性的结论．总结未来考虑主应力轴旋转的土体本构关系研究的主要方向是:把握主应力轴旋转情况下土体变形的本质特性,建立推理严密、形式简单、适用方便的本构模型,并用来指导工程实践．     

颤振分析中的特征值排序问题

颤振分析中判断颤振临界速度的重要依据是系统V-g和V-f图,即系统特征值随参数的变化曲线.在几乎所有商用软件及自编程序的输出结果中,有时会出现所谓的"窜支"现象,这给颤振临界速度和颤振穿越分支及耦合形式的判断带来很大不便.通过隐函数定理可以证明,除重特征值点以外,系统特征值连续依赖于系统参数变化.依据多元向量值函数连续性,建立对特征值的排列算法,给出系统特征根轨迹的正确曲线,再输出V-g和V-f图数据,从而避免"窜支"现象.编制应用程序,通过几个典型算例对算法进行了验证.该工作能够有效简化颤振分析的后处理工作,提高分析效率.     

多自由度强非线性颤振分析的增量谐波平衡法

对多个自由度上含有强非线性项系统的颤振问题,推广应用增量谐波平衡法进行分析．考虑带有强非线性立方平移和俯仰刚度项的二元机翼颤振方程,首先将方程用矩阵形式表示,然后把振动过程分解成为振动瞬态的持续增量过程,再采用振幅作为控制参数应用谐波平衡法,以这种推广的增量谐波平衡法求得方程解的表达式,并由此分析系统的分岔现象、极限环颤振现象和谐波项数的取值问题,最后用龙格-库塔数值方法进行验算,结果表明:分析多个自由度的强非线性颤振,增量谐波平衡法是精确有效的．     

基于奇异值分解的SGCMG操纵律分析

基于奇异值分解理论,对航天器姿态控制系统中使用的单框架控制力矩陀螺（SGCMG）的操纵律进行了分析和比较研究．借助于奇异值分解方法,分析了各种操纵律逃逸奇异的机理,重点分析了各种操纵律对陀螺构型奇异性、输出力矩误差的影响．通过仿真算例定量地分析与比较了各种操纵律的性能,所得结果可供工程设计人员参考．     

含间隙非线性弹性超材料的低频宽带机理北大核心CSCD

揭示了基于非线性混沌理论含间隙的非线性局域共振结构的低频宽带形成机理,提出了一类含间隙非线性局域共振结构设计的新理念.在该间隙非线性局域共振系统中,产生了非线性混沌现象,且这种非线性运动可以成功地改变振动噪声中的频谱结构,当系统运动进入混沌状态时,线性谱能量大大削弱,变成了一个连续的宽频谱,进而有效隔离低频线谱.有限元计算结果表明,正是这个间隙引起的非线性混沌现象导致了低频宽带的产生,且理论分析和有限元分析结果高度一致.因此,这类含间隙非线性局域共振弹性超材料结构的设计新思想为局域共振弹性超材料的发展开辟了新天地,且基于非线性混沌理论的低频带隙的形成机理为减振降噪应用研究奠定了非常重要的理论基础.     

含主应力轴旋转的土体一般应力应变关系

本文利用矩阵理论,分析了使主应力轴产生旋转的应力增量特性,并将一般应力增量分解为与应力共主轴部分及使之产生旋转部分。据此,将含主应力轴旋转的复杂三维问题简化为三维应力应变共轴问题和三主值不变绕某一主轴旋转问题的结合,大大简化了分析的难度。文中还结合有关模型给出了一般三维问题的具体计算方法。     

带有球凹/球凸的旋转通道内流动结构和强化换热的数值研究

对带有凹坑和凸包的内流通道在不同旋转数下的对流换热特性进行了数值分析,探讨了Coriolis力对通道中流场和换热特征的影响．研究发现,随着旋转数增加,通道前缘呈现出较弱的流动冲击,但存在较大的尾迹和延迟的流动再附着,后缘凹坑内部有一较小旋涡和较强射流使得后缘传热得到强化,最高可达60%．总体Nusselt数随着旋转数的增加先减小而后增大.     

基于TRNSYS的飞机空调保障装备送风特性仿真研究

针对飞机地面空调保障时飞机内部出现的结露问题,首先理论分析了飞机地面空调保障装备空调系统;其次利用TRNSYS软件建立飞机地面空调保障装备空调系统的仿真模型,对飞机地面空调保障装备的送风含湿量、送风温度、送风风量和通风时间进行分析,最后讨论了快速、高效的送风状态,为提高飞机地面空调保障效率作理论支撑.