基于三维气动力的静气动弹性响应分析

提出了一种适用于飞行器初步设计和详细设计阶段的静气动弹性响应分析方法。基于该方法进行静气动弹性响应分析时三维气动力单独求解,再与结构进行耦合计算。在初步设计阶段气动力可选取由Euler方程、N-S方程或高阶面元法计算,详细设计阶段气动力可选取风洞试验气动力。该文对一大展弦比机翼进行了静气动弹性响应分析,算例中使用CFD...     

基于动网格降阶算法的机翼颤振边界预测

基于弹性体动网格技术,发展了一种用于机翼流场网格变形的降阶算法。将流场网格所包围的空间区域视为虚拟弹性体。以虚拟弹性体变形的静力平衡方程为基础,结合机翼的振动控制方程,推导了机翼与虚拟弹性体的整体的振动控制方程。通过模态叠加方法计算机翼和流场网格节点的位移,进而得到变形后的流场网格。考虑到机翼颤振多为1阶弯曲和扭转振动,所以在流场网格节点位移的计算中只需考虑1阶弯曲和扭转振型。为了保证计算精度,在计算中同时考虑了2阶弯曲和扭转振型。RANS方程为流体控制方程,采用Spalart-Allamras湍流模型,结合动网格降阶算法,对AGARD Wing 445.6颤振边界进行了流固耦合计算。计算结果相对于实验值的偏差小于2%,且与已有的弹性体动网格方法比,计算时间减少了54.8%。     

超弹性柔性结构与流体耦合运动的浸入边界法研究

浸入边界法是模拟大变形柔性弹性结构和粘性流体相互作用的重要数值方法之一。该文有效结合传统的反馈力方法和混合有限元浸入边界方法,对圆柱和方柱绕流后柔性悬臂梁流固耦合振动问题进行数值模拟。其中,固体采用超弹性材料,利用有限单元法求解,流体为不可压缩牛顿流体,使用笛卡尔自适应加密网格,利用有限差分法进行求解。通过数值计算,得到柔性超弹性结构的耦合振动特性和流场动态分布特性,并将计算结果同其他文献计算结果进行比较,验证了该耦合计算方法的可靠性。     

非线性双渐进法应用于水中结构瞬态运动的研究

为了解决线性双渐近法只能用于解决准静态条件下的流固耦合问题的局限性,提出了解决流固耦合问题的非线性双渐进法。并将其应用于瞬态载荷作用下具有初始航速结构的流固耦合计算当中。研究了水平初速度系数下流场的动压力时历曲线,分析非线性对结构运动前期、中期、后期周围流场动压力的影响,分析无量纲单位面积冲量随水平初速度系数的变化趋势。给出了非线性效应不能被忽略的初始速度条件,进而研究了非线性双渐近法的适用范围。     

可压缩流体射流冲击平板的压力特性研究

高速射流冲击会造成严重的结构损伤,因此射流冲击问题越来越受到我国海军重视。在射流冲击平板的初始阶段,流体的可压缩性起着主导作用。计及流体的可压缩性和自由液面的变形,通过对双渐进法进行改进,数值模拟射流冲击时刚性板的压力分布,数值结果与已有文献值吻合良好。将此方法与有限元耦合,实现冲击流固耦合问题的求解,使其同样适用于弹性板。研究表明：刚性板中心附近将会产生约为1/5冲击区域的负压区,且自由液面的变形使得冲击脉宽和冲量明显增大。弹性振动对冲击压力的峰值基本没有影响,但弹性振动极大地改变了冲击压力的分布,并能有效的抑制负压区的产生。     

基于非线性气动力的横侧向静气动弹性分析

应用非线性气动力,分析了某飞机横侧向静气动弹性特性随迎角、法向过载的变化,并与基于线性气动力数据的结果进行了对比。线性气动力数据指气动力随迎角、侧滑角以及操纵面偏度呈线性变化,而非线性气动力数据呈非线性变化。通过对比可以得出:1)基于线性气动力数据时,迎角对副翼操纵导数没有影响;基于非线性气动力数据时,随着迎角的增大,副翼的刚性和弹性操纵导数均减小,且均呈现出非线性变化的趋势;2)无论是线性气动力,还是非线性气动力,机翼和垂尾载荷的展向分布以及翼根载荷随法向过载的变化趋势相同,仅存在数值上的差别。     

基于曲面涡格法的柔性飞机静气动弹性分析

该文采用曲面涡格法对柔性飞机进行曲面气动力建模,并进一步考察了可压缩情况下曲面涡格法载荷的计算精度,满足了柔性飞机曲面气动载荷计算的需求。在气动载荷计算的基础上结合结构几何非线性分析与插值计算,完成了柔性飞机几何非线性静气动弹性分析。分析结果表明,曲面涡格法在可压缩情况下载荷计算精度较好且气动力曲面建模优势明显,可用于工程复杂模型的曲面气动力计算。与传统线性静气动弹性计算相比,考虑结构几何非线性及气动力曲面效应的非线性静气动弹性分析更符合真实物理情景,载荷计算更为准确,结构变形结果更为可靠。     

基于同伦分析方法的随机结构静力响应求解

该文提出了一种基于同伦分析方法的求解含随机参数结构的静力响应的新方法。该方法将随机静力平衡方程重新进行同伦构造,利用含随机变量和趋近函数的同伦级数展式来表示结构的随机静力位移响应,该同伦级数的各阶确定性系数和趋近函数可通过对一系列的变形方程求解得到。由于趋近函数的引入,该同伦级数解相较于传统的摄动法有更大的收敛范围,对于含较大变异性随机参数的结构也能获得不错的求解精度。同时,该文提出了一种降维策略来提高该方法的计算效率。数值算例表明,与目前广泛应用的广义正交多项式展开法（GPC）相比,从计算精度上看,该文方法的3阶展开与GPC 2阶展开相当,该文方法的6阶展开与GPC 4阶展开相当,而计算时间上前者均明显少于后者。此外,该文方法也可以方便地应用到随机结构的几何非线性分析当中,并具有较好的计算精度和计算效率。     

一种基于静力位移测量值的车辐式屋盖结构索力识别方法

该文从车辐式张拉屋盖结构的组成特点出发,提出了一种基于静力位移测量值的索力识别方法。首先通过测量屋盖结构的几何位形,建立有限元模型。然后给真实结构施加特定荷载并测量加载点位移。给有限元模型施加同样的荷载并计算其位移。通过比较计算和实测的位移值,修正并迭代有限元模型中拉索的预应力;当计算位移与实测位移一致时就获得了拉索的真实内力。该方法只需要测量加载的自由度所对应的位移,能够在通用有限元软件ANSYS上进行索力识别,计算结果准确。     

考虑偶然偏心的动力近似抗震分析研究

针对高层建筑计算单向水平地震响应时的偶然偏心,该文讨论了振型分解反应谱法与等效扭矩近似法两种动力计算方案;通过二组算例,给出了偏心后两种方案的计算结果随侧扭周期比的变化曲线.研究表明:与振型分解反应谱法相比,等效扭矩近似法在侧扭周期比大于1.8时具有较好的计算精度,但在侧扭周期比接近1.0时可能低估构件的内力值,在实际...