不同粘弹减摆器连接的直升机地面共振分析

建立了粘弹减摆器不同连接形式时的旋翼／机体耦合动稳定性分析模型。旋翼／机体耦合动力学模型考虑了非定常空气动力和桨叶挥舞／摆振运动耦合。通过机体当量模型向机体瞬时转心的转换来计入地面运转时机体的滚转和俯仰运动。采用基于复模量的非线性VKS改进模型，建立叶间粘弹减摆器和普通连接粘弹减摆器的小扰动力矩方程。采用特征分析法计算了两种减摆器连接形式的直升机地面共振稳定性。工程实例分析结果表明，本文方法具有物理概念清晰、运用方便的特点。     

带粘弹减摆器的旋翼/机体耦合系统稳定性分析

对一种非线性橡胶减摆器进行了有限元建模及线化分析，并考虑带有这种减摆器的直升机地面与空中共振问题。按带有减摆器和不带有减摆器两种情况进行计算，结果表明，该型减摆器具有优越的阻尼性能，并且由于减摆器的非线性特征，稳态摆振角也对稳定性具有明显影响，进一步说明了减摆器设计的重要性，本文所用粘弹性减摆器数学模型，不同于已有模型，体现了材料的超弹性和不可逆与记忆减退特征，可用于一般的非线性粘弹性介质材料分析。     

悬停状态带磁流变减摆器直升机的动稳定性分析

建立了适用于直升机悬停状态动稳定性的磁流变减摆器模型,悬停状态下动力入流模型采用动量理论模型,与直升机旋翼/机体耦合动力学方程组联立,采用Simulink时域仿真的方法计算得到磁流变减摆器对悬停状态下直升机动稳定的影响,对比了不同电压下磁流变减摆器对桨叶挥舞摆振运动的影响.结果表明:对于磁流变减摆器,施加不同电压可得到不同的阻尼力,该性质可以抑制直升机悬停状态动不稳定性.     

带粘弹减摆器旋翼系统气弹稳定性试验与阻尼识别

针对带粘弹减摆器旋翼系统气弹稳定性试验中测量所得信号可能出现的大阻尼、频率成分密集及信噪比差等情况，采用数值仿真，比较基于傅立叶级数移动矩形窗法（FSMB）、Hilbert法（HT）和传统的基于FFT移动矩形窗法（FFT—MB），从这类信号中识别阻尼的优缺点。在两米量级旋翼台上进行了带粘弹减摆器铰接式动力学相似模型旋翼气弹稳定性试验，采用角位移传感器测量摆振信号，用上述三种方法对试验结果进行稳定性分析。数值仿真和试验结果表明，角位移传感器测量信号有较高的信噪比；在大阻尼、频率成分密集及信噪比差的情况下，FSMB法与HT法较传统的移动矩形窗法有较高的识别精度。     

前飞状态下直升机旋翼系统气弹响应及稳定性分析

将铰接式直升机桨叶挥舞、摆振及变矩铰的刚性转角作为广义坐标,采用中等变形梁理论,结合有限元法,在旋转坐标系下,根据Ham ilton 原理推导出桨叶前飞状态下的非线性周期时变动力学方程。使用拟线性化方法及New m ark 数值积分技术求解桨叶的气弹响应。对稳态解进行摄动,应用Floquet理论分析桨叶的气弹稳定性。     

基于遗传算法的直升机旋翼液弹阻尼器模型参数识别

建立直升机旋翼液弹阻尼器非线性动力学参数模型,引入具有全局搜索能力的遗传算法进行模型参数识别,解决因模型复杂造成的传统参数识别效率及精度较低问题。据识别所得参数模型重构力—位移迟滞回线并与液弹阻尼器动力学试验数据对比结果显示,参数模型重构曲线与试验曲线吻合良好,验证参数模型描述液弹阻尼器非线性动力学特性的准确性及采用遗传算法识别模型参数的有效性。对不同位移幅值与不同频率下液弹阻尼器动力学特性模拟计算均获得与试验一致结果,表明非线性参数模型及参数识别方法鲁棒良好性、精度较高。     

结构参数对无轴承旋翼悬停气弹稳定性的影响

为了准确分析结构参数在悬停状态下对无轴承旋翼气动弹性稳定性的影响,建立一种基于有限状态入流的直升机气弹稳定性分析的新模型。采用Green-Lagrange应变张量推导无轴承旋翼桨叶的非线性应变-位移关系,把桨叶作为多路传力系统进行处理并根据Hamilton原理建立桨叶运动的有限元方程,非定常气动力采用有限状态状态入流模型,旋翼的气弹稳定性根据桨叶摄动方程的特征值进行判断,研究结构参数对无轴承旋翼在悬停状态下气弹稳定性的影响。结果表明：（1）无轴承旋翼气弹稳定性分析采用模型比以往的动力入流模型或均匀入流模型与实验结果吻合更好;（2）桨毂预锥角、桨叶的摆振刚度及挥舞刚度对无轴承旋翼气弹稳定性的影响很大。     

风力机叶片挥舞/摆振的动力失速非线性气弹稳定性研究

研究动力失速风力机叶片的非线性气弹系统的稳定性。叶片结构采用具有挥舞/摆振耦合的典型截面模型,动力失速非线性气动载荷的计算采用基于半经验的ONERA非定常、非线性气动模型。为了减少由于线性化气弹稳定性分析模型带来的误差,直接采用时间域数值积分法,对叶片挥舞/摆振耦合非线性气弹方程组进行数值积分,研究叶片动力失速诱发颤振的稳定性,分析了缩减速度、预尖锥角的影响,并且针对目前文献很少报道的结构阻尼参数的影响问题进行了研究。     

风力机叶片挥舞摆振气弹失稳分析

为避免风机叶片在强风作用下发生破坏,需对其采取停机保护措施。该文研究叶片处于非旋转状态时的挥舞摆振气弹失稳现象发生的条件。基于风力机叶片简化模型,采用迭代法求解叶片的自振频率及振型,建立了非旋转叶片挥舞摆振气弹效应响应的振型叠加法,该方法可以便捷地进行叶片多工况气动弹性响应分析。计算了在不同风速不同攻角条件下叶片的挥舞摆振气弹效应响应,得到了叶片挥舞摆振响应随风速和风攻角的变化规律以及不稳定风攻角的分布特征。结果表明:在某些风攻角下,风机叶片挥舞摆振失稳现象在风速较低的情况就有可能发生,其响应幅值与结构阻尼联系紧密。另外,挥舞摆振失稳会大大增加作用于叶片上的风荷载,并进一步造成叶片结构的损伤破坏。     

直升机地面开车过程旋翼/机体/起落架耦合气弹动力学分析

基于多体动力学的方法,考虑直升机地面开车过程旋翼转速变化引起的惯性力及气动力变化的影响,建立旋翼起动过程,旋翼/机体/起落架非线性耦合气弹动力学模型,模拟分析直升机地面开车过程的瞬态响应,用于直升机地面开车过程的工程仿真研究。所建立的分析模型可以模拟旋翼起动过程中,由于旋翼气动力增加导致的机体重心提升及起落架的伸长;可以分析直升机机体姿态及桨叶瞬态响应。以旋翼起动过程中可能出现的桨叶摆振铰失效为例,检验模型模拟旋翼起动过程中各种突发情况的能力。数值分析结果表明,所建立模型可对直升机地面开车过程进行贴近真实的各种动态仿真,丰富了设计研究手段。     

磁流变阻尼器用于直升机“地面共振”半主动抑制

磁流变阻尼器是一种半主动的阻尼装置,将其用作桨叶减摆器和起落架阻尼器是直升机“地面共振” 抑制的一项新措施。针对磁流变阻尼器的非线性特性,采用能量法得到了磁流变阻尼器的等效线性阻尼。建立了含磁流变阻尼器的机体平面二自由度和刚性桨叶的“地面共振”分析模型,得出了直升机“地面共振”的稳定性区域。分析计算表明,磁流变阻尼器能在不同情况下提供抑制“地面共振”所需要的阻尼,达到半主动抑制“地面共振”的目的。     

考虑摩擦效应的颗粒阻尼器力学模型研究及参数分析

颗粒阻尼具有高度非线性特性且影响因素复杂,在土木工程减振控制的研究和应用处于简单理论探究与实验阶段,尚未形成成熟可靠的理论对实际设计和应用进行指导。在阻尼颗粒未发生堆积时,考虑阻尼颗粒与阻尼器腔体之间的碰撞过程和摩擦效应,构建一种颗粒阻尼器-单自由度结构系统力学模型,并求得该力学模型在简谐激励下位移响应的解析解。该模型能够充分反映颗粒阻尼器的碰撞和非碰撞过程,其相轨迹可以体现颗粒阻尼器的复杂非线性特征。通过单层钢框架在简谐激励下的电磁振台试验对颗粒阻尼器的理论及运动特性进行验证,证明该理论模型的合理性和解析结果的正确性。最后对颗粒阻尼器进行颗粒质量、激振幅值、激振频率和阻尼颗粒运动间隙的参数分析,并与已有冲击阻尼器模型进行对比,结果表明所构建的力学模型能更加合理地评价颗粒阻尼器的减振性能。     

双转子航空发动机整机振动建模与分析

针对实际的双转子航空发动机,建立了航空发动机双转子-支承-机匣耦合动力学模型.在耦合模型中,利用有限元方法对转子和机匣系统进行建模;支承系统采用了集总参数模型,计入了滚动轴承和挤压油膜阻尼器的非线性;定义了5种支承和连接方式,以适应复杂的双转子航空发动机转子-支承-机匣耦合系统建模.运用Newmark-β法和改进的Newmark-β法(翟方法)相结合的数值积分获取系统非线性动力学响应.最后进行了航空发动机的整机振动分析,分析了系统临界转速、应变能及不平衡响应灵敏度,研究了挤压油膜阻尼器的减振特性以及系统突加不平衡的瞬态响应.     

高阻尼黏弹性阻尼器性能与力学模型研究

对2个高阻尼黏弹性阻尼器进行不同应变幅值、加载频率下的力学性能试验和疲劳性能试验,研究试件在不同工况下的最大剪应力、存储剪切模量、损耗剪切模量和等效黏滞阻尼比等力学性能及其变化规律,提出五单元模型模拟黏弹性阻尼器的滞回性能。研究结果表明：黏弹性阻尼器滞回曲线饱满、稳定,具有较高的等效黏滞阻尼比,表现出良好的变形性能和耗能能力;黏弹性阻尼器力学性能与应变幅值的相关性明显,与加载频率相关性较小,抗疲劳性能较好;五单元模型模拟的滞回曲线与试验滞回曲线吻合良好。     

高聚物材料动态模量测量与分析

高聚物材料具有良好的阻尼结构特性,因此在减振降噪中发挥很大作用。高聚物材料的模量是复数,并且随着系统的频率和环境温度呈非线性变化。将某高聚物材料在动态热机械分析仪上进行动态力学行为实验,并对实验结果采用分数导数维模型进行拟合。结果表明,分数导数维Maxwell模型可以同时精确的拟合高聚物材料的存储模量和损耗模量随频率变化的曲线,而且其形式简单,统一,计算所需参数较少,研究结果为实际应用提供了参考依据。     

变距/摆振耦合对直升机空中共振稳定性的影响

采用多桨叶坐标转换和复数坐标 变换等方法,研究了变距/摆振耦合对直升 机空中共振的影响;推导出完全引入变距/ 摆振耦合的直升机空中共振分析公式,建立 了相应的分析模型和计算程序。利用系统的 特征值研究了直升机空中共振的动不稳定性, 得出变距/摆振耦合对直升机空中共振的影响 ;通过系统的特征向量与各自由度之间的相互 作用（能量关系）的研究,揭示了空中共振机理 ,以某型直升机为例进行了计算分析。研究表明 ：正的变距/摆振耦合可以抑制旋翼/机体耦合 系统的动不稳定性,在同时存在挥舞/摆振耦合 和正的变距/摆振耦合时,直升机的旋翼/机体 耦合系统为绝对稳定。     

新型高阻尼黏弹性阻尼器性能试验研究

设计制作3个高阻尼黏弹性阻尼器,对其进行变形相关性和频率相关性的性能试验、疲劳性能试验及老化性能试验,以最大剪应力、存储剪切模量和等效黏滞阻尼比为指标研究阻尼器的性能规律,采用通用Bouc-Wen计算模型模拟其滞回曲线,并对比模拟结果和试验结果。研究结果表明:该阻尼器滞回曲线饱满、力学性能稳定,具有较强的耗能性能和大变形能力,抗疲劳性能和抗老化性能良好。变形对该新型高阻尼黏弹性阻尼器力学性能指标的影响明显,加载频率对其影响较小。Bouc-Wen模型的模拟结果与试验结果吻合良好。     

粘性弹耗能器恢复力模型的参数影响

首先在Kelvin-Voigt本构模型基础上,修正了振动频率对粘弹性材料剪切模量,损失模量的影响函数,其次,将环境温度 和剪切应变对上述模量的影响统一归为振动频率的转化系统;最后,由热力学第一定律导出了粘弹性耗能器疲劳温升模型。