固体火箭发动机结构轴向振动对内弹道影响

文中研究了固体发动机结构的轴向振动对燃烧室内弹道性能的影响。在一维非定常内弹道方程中,考虑了结构轴向振动及侵蚀燃烧的影响。在给定强迫振动模型的情况下对不同频率的轴向振动的内弹道方程进行了数值模拟。结果表明发动机轴向振动对燃烧室内弹道有着显著的影响。     

圆柱体轴向撞水振动响应分析

针对运动圆柱体入水冲击问题,应用结构振动学理论及相关求解方法,研究了圆柱体在垂直入水时与水面发生碰撞瞬间轴向受到水面冲击载荷作用时的振动响应,建立了数学模型,并利用动力学仿真软件对其入水过程进行了仿真计算,同时与试验数据进行了对比分析,验证了解析法的正确性。结果表明圆柱体材料弹性模量、截面积、质量和长度对其响应有很大影响,使用文中所采用的解析法可以计算运动体轴向撞水瞬间的振动响应,可为空投入水弹药壳体设计提供理论参考。     

随动推力作用下柔性自旋飞行器横向振动响应及失稳分析

针对柔性自旋飞行器动力学问题,考虑结构自身旋转作用,建立计入陀螺力矩及随动推力影响的运动方程,研究系统的动力学响应问题。将柔性自旋飞行器简化为非均匀转子结构,采用剪切变形对轴向位移有影响的Timoshenko梁模型,计入了陀螺力矩及随动推力的影响,基于有限元方法建立了运动方程,分析了质量偏心力作用下转速和推力对系统动力响应的影响以及结构失稳的情况。分析结果表明：随动推力的增加会减小系统的刚度和临界转速;激振频率等于系统临界转速频率时系统发生共振;推力达到或超过临界推力将导致系统失稳;转速的增加会降低系统的临界推力值;结构的非均匀性对系统的临界转速和临界推力造成很大影响。     

移动载荷作用下杆的轴向动力响应分析

为了对线膛身管在发射过程中导转侧力作用下产生的轴向动力响应进行分析,利用分离变量法求解了匀速移动载荷作用下杆的轴向动力响应控制方程,研究了杆的自由端运动位移和速度随时间的变化关系以及随载荷移动速度的变化关系。载荷移动过程中,自由端产生静止和匀速运动两种运动状态;自由端运动状态发生变化的时刻依赖于杆弹性纵波的传播速度;在自由端做匀速运动的时间段内,自由端的运动速度随着载荷移动速度的增大而增大,同时结合弹性波特征线理论解释了所得结果产生的原因。所得结论对膛内运动过程身管振动响应研究具有一定意义。     

运动激励下身管动力学特性研究

身管振动是影响火炮射击精度的重要因素,针对弹丸膛内高速运动冲击下的身管振动问题,建立了移动弹丸作用下身管的横向振动模型,导出了无质偏弹丸激励下的动力学方程,并采用分离变量法求解了身管振动的动力学响应;对不同弹速激励下的身管振动响应进行了数值仿真,讨论了弹丸运动速度与炮口振动幅度的变化规律;研究结果表明:欲抑制火炮发射时的炮口振动,弹丸膛内的运动速度应尽量取得大些;建立的模型与采用的分析方法,亦可用于电磁轨道炮的动力学研究。     

界面阻尼模型的研究

本文介绍了用摩擦粘性模型表示复合材料中界面阻尼的分析模型。这种模型用一种简化系统的运动方程表示,简化系统由两根具有一般界面的长薄壁组成。这种理论进一步扩展,把系统考虑成一种多层夹层结构的梁系统。时间响应的精确解可给出振动特性,譬如系统的阻尼和自然频率。作为例子解决了四种常见边界值问题。通过对这些结果的比较表明,边界条件在确定每个系统的动响应中起着非常重要的作用。     

子弹角运动仿真装置快圆运动的振动分析

为了分析子弹角运动半实物仿真装置中快圆运动系统的固有频率及其对整个装置的影响，利用Lagrange方程建立了快圆运动系统的动力学方程。得出该系统的质量矩阵和刚度矩阵，对其进行模态分析；同时利用有限元软件仿真，验证了理论分析结果。理论计算与数值模拟结果表明：所设计的快圆运动系统在规定的转速范围内完全符合设计要求。该分析结果为进行整个半实物仿真系统的振动分析和设计改进提供了理论支撑。     

某多体系统的固有振动

用传递矩阵法，求得了弹性梁两端分别与两个任意形状刚体固结的多体系统的固有振动的频率方程和振型函数的精确解析式。     

火炮身管固有振动特性的有限元传递矩阵法

利用二节点Hemite梁单元对火炮身管进行单元离散,利用传递矩阵进行离散单元之间状态矢量的传递,推导出火炮身管总传递矩阵及振动频率方程.对某火炮身管固有振动特性进行了分析,计算得到了振动频率和振型.用有限元传递矩阵法分析火炮身管固有振动特性,矩阵阶次低,计算所得的固有频率与实际固有频率接近,误差在允许的范围内.     

长助推捆绑火箭液体晃动模型研究

长助推捆绑火箭由于具有复杂空间模态特征,不能基于传统一维梁简化模型来推导其液体晃动方程.将长助推捆绑火箭简化为由芯级一维梁和多根助推一维梁组成的空间梁系模型,在此基础上推导了新的液体晃动方程,给出了晃动对箭体刚体运动和弹性振动的作用力,最后和传统的将捆绑火箭简化为一维梁模型下的液体晃动模型进行了比较.不同于传统液体晃动...     

弹丸与身管耦合振动问题的迭代解法

为实现弹丸与身管耦合振动模型的快速准确数值计算,提出了弹丸与身管耦合振动问题的迭代求解方法。在分析弹丸与身管耦合振动动力学特性基础上,通过将弹丸在身管内运动时间离散化,实现了耦合振动连续过程离散化。基于微分方程理论,利用迭代计算方法对弹丸在身管内运动时对身管上各个点引起的耦合振动进行求解,进而求解出弹丸连续移动时对身管引起的耦合振动。在考虑弹丸惯性效应和梁的曲率变化条件下,构建了迭代解法的程式化流程,使得该方法更加易于实现数值计算。利用该方法对弹丸与身管耦合振动模型进行数值求解,结果表明该解法能快速有效地实现对弹丸与身管耦合振动问题的求解。     

带有集中质量的分布质量弹性转动横振精确解

求得了带有集中质量的分布质量弹性转轴系统横向自由振动的频率方程和振型函数的精确解析表达式，及其与不转动轴系统自由振动的频率方程和振型函数及转动角速度之间的精确解析关系     

横向补给高架索系统非平面振动数值研究

考虑高架索倾角、集中质量等因素的影响,建立了横向补给高架索系统的非平面运动的动力学模型。利用Galerkin方法对动力学方程进行3阶模态离散,得到了常微分形式的动力学控制方程。借助Mathematica软件,对系统的非平面振动进行了动力学响应分析,分析了高架索倾角、张力波动等因素对高架索动力学特性的影响。研究结果表明,张力波动对高架索动力学特性影响很大,它可以改变高架索的周期运动行为以及导致高架索振幅值的大范围波动。     

重载轮胎面内刚柔耦合动力学建模及振动传递特性分析

针对重载子午轮胎扁平率接近1的特点,建立面内刚柔耦合模型并开展振动分析方法研究。提出重载轮胎面内胎体与胎侧耦合的试验模态测试与分析方法;考虑胎侧的惯性力和分段刚度,建立重载轮胎面内弹性基础柔性梁动力学模型;利用有限差分法,将面内耦合动力学方程离散化,建立基于轮胎几何、结构参数的三参数等效刚度重载轮胎面内刚柔耦合模型;基于试验和解析模态共振频率,利用遗传算法对重载轮胎结构参数辨识,建立重载轮胎面内刚柔耦合模型的传递函数解析模型。数值分析和试验验证结果表明：在0~300 Hz频率范围内,面内刚柔耦合模型可准确表征重载轮胎面内胎体和胎侧的耦合振动模态与传递特性;该建模与试验分析方法可将重载轮胎的分析频率由0~180 Hz扩展至300 Hz.     

基于状态反馈控制的柔性臂系统振动抑制

以典型的挠性结构——柔性臂为研究对象,建立了柔性臂系统的分布参数模型,在柔性臂上粘贴压电陶瓷片作为传感器和致动器,将分布参数模型转化为集中参数模型,最后针对柔性臂系统设计了状态反馈控制器。实验研究结果表明,柔性臂的低阶振动得到了很好的抑制。     

复合材料面层-泡沫金属夹芯板的振动及吸能特性分析

在冲击载荷作用下,泡沫金属夹芯板沿厚度方向存在不可忽略的压缩和剪切变形,故经典层合板理论不适用于这类夹芯结构的分析,必须考虑芯层的横向压缩和剪切变形。利用高阶理论考虑芯层的横向剪切和正应变,应用Kirchhoff理论分析上下面层。采用哈密尔顿方程和加权伽辽金法获得夹芯结构振动方程;根据振动方程,边界条件和初始条件,利用4阶Runge-Kutta法,在冲击载荷作用下,求出复合材料面层-泡沫金属夹芯板在弹性变形阶段的横向动态位移,同时求出夹芯板的固有频率并与有限元计算结果进行比较,二者吻合很好。讨论不同复合材料面层铺设角、阻尼比及芯层厚度参数对夹芯结构振动特性的影响,结果表明：改变复合材料面层铺设角及芯层厚度,可改变夹芯结构的整体刚度,进而影响结构的振动特性;阻尼耗散结构能量,可加速结构振动的衰减。通过分析复合材料面层-泡沫金属夹芯板的能量吸收特性,得出了由于泡沫芯层承受横向压缩和剪切变形而具有良好吸能特性的结论。     

超声横向激励下轴向运动金刚石线锯振动切割分析

金刚石线锯由于切缝窄、柔性好而广泛应用于Si、SiC等超硬脆材料的切割过程中,而超声振动在硬脆材料加工方面具有独特的优势。将超声振动应用于线锯切割过程中,在分析轴向运动弦线振动模型的基础上,利用变量分离求解出线锯在两种不同位置超声激励下横向受迫振动位移场的函数表达式以及线锯系统自然频率的函数表达式;研究讨论了线锯系统的参数对固有频率的影响;分析了线锯临界速度以及线锯往复切割时线锯中点振幅与超声激振线锯系统参数的关系;提出了工件进给速度是影响超声振动线锯切割模式的决定因素。用多普勒激光测振仪对线锯的固有频率、线锯超声激励频率和在振动切割SiC中线锯不同点处的频率进行测定,并对线锯施加超声和不施加超声切割SiC进行了对比实验。结果表明超声振动切割能减小23%～38%的切割力,能明显改善切割表面的质量。测定和实验结果与模型分析有较好的一致性。     

有任意个集中质量的转管炮的固有振动

建立了带有任意个集中质量的分布质量炮管的转管炮系统横向自由振动运动学模型；求得了该系统固有振动频率和振型函数的精确解析式；阐明了转管炮的动频和相应振型与对应静频和相应振型及转动角速度之间的精确关系。最后给出了电算结果，讨论了集中质量的大小和位置对系统频率的影响，指出了转动角速度对系统动频有很大的影响，指出了转动角速度对系统动频有很大影响，提出了减小转管炮系统射弹散布的技术途径。本研究结果为提高转管