变截面Z型折叠机翼振动特性的有限元与实验分析

Z型变截面折叠机翼作为一种可变体机翼结构,不同的折叠角对机翼稳定性有着重要的影响,因此研究不同折叠角度下的特性参数对机翼动态稳定性有着重要的意义.本文首先设计加工了Z型变截面可折叠机翼结构的实验模型,通过建立与实验模型相匹配的有限元模型,仿真得到不同折叠角度下机翼的前5阶固有频率和振型,针对不同折叠角度下机翼的固有特性,通过扫频实验得到机翼前5阶固有频率和模态振型,以及横向外激励作用下三段翼的频响曲线,对比分析有限元仿真与实验结果,验证结果的可靠性,这将对机翼结构设计以及特性参数的选取提供参考依据.     

变截面Z型折叠机翼振动特性的有限元与实验分析

Z型变截面折叠机翼作为一种可变体机翼结构,不同的折叠角对机翼稳定性有着重要的影响,因此研究不同折叠角度下的特性参数对机翼动态稳定性有着重要的意义.本文首先设计加工了Z型变截面可折叠机翼结构的实验模型,通过建立与实验模型相匹配的有限元模型,仿真得到不同折叠角度下机翼的前5阶固有频率和振型,针对不同折叠角度下机翼的固有特性,通过扫频实验得到机翼前5阶固有频率和模态振型,以及横向外激励作用下三段翼的频响曲线,对比分析有限元仿真与实验结果,验证结果的可靠性,这将对机翼结构设计以及特性参数的选取提供参考依据.     

折叠翼的理论建模与实验研究

折叠翼是可变体飞行器设计最有前景的方案之一.在折叠变形过程中,飞行器的气动特性以及振动特性将会发生变化.为了研究折叠翼可变体飞行器机翼的振动特性,本文设计制作了折叠板结构,介绍了建立复杂结构力学模型的方法,用力学实验得到用于离散折叠板结构的低阶模态,并且考察了系统可能存在的内共振频率.     

飞行器变体机翼结构设计与仿真

针对变体飞行器在低雷诺数下机动性能力不足并且稳定性差的问题,设计提出一种新型变体机翼构型.首先深入研究海鸥的骨骼结构与飞行中的气动外形配置,利用空气动力学对海鸥气动力参数进行估算,计算所得气动参数基本满足海鸥实际飞行要求.进而抽象简化海鸥翅膀骨骼羽毛结构,并改变关节角度适合变体机翼的四自由度机构,采用气动布局分析与设计软件对机构进行仿真,优化结果能实现海鸥飞行的各种姿态外形例如起飞＼降落、巡航、俯冲的同时又有较高升阻比.表明大尺度的变体可以显著改变飞行器的升力、阻力和升阻比,能够使可变体飞行器自主适应多种环境和任务,因而在全飞行周期中比传统固定外形飞行器具有更优的性能.     

Z型折叠机翼的非线性动力学与模态分析研究

针对Z型折叠机翼这种复杂多体结构,运用多种不同的方法得到了结构的前4阶振动模态.将Z型折叠机翼假设为由三块碳纤维复合材料板组成,两板之间均以刚性铰链相连接.其中内翼左侧是固定端,并与机身相连接;中间翼以对边简支形式连接在内外翼之间;外翼的外端是自由端.在第一个铰链上施加驱动力矩M1为机翼提供折叠角速度,使中间翼进行转动;同时施加力矩M2于第二个铰链处,使外翼与内翼始终保持平行.本文首先利用Hamilton原理与von Karman大变形理论建立Z型折叠机翼的动力学模型,然后通过ANSYS软件设置合理的边界条件进行模态分析与谐响应分析,其次根据ANSYS模拟的Z型折叠机翼的振动形式,假设合适的模态函数,通过结构边界条件和系统动力学方程求出来的边界条件,求出三个板的横向振动模态函数,最后通过Maple验证得出的模态函数与ANSYS模拟的振动形式相符合.该研究不仅是Z型机翼的受迫振动响应分析的前提,而且对于Z型机翼的设计与实验也具有参考价值.     

机翼伸展对低速飞行状态的影响

变翼飞行器在飞行过程中因机翼构型、面积等发生变化,引起质量分布、惯性及气动特性发生相应改变,飞行动力学因此受到影响.基于Lagrange方程,本文首先建立变形机翼飞行器的动力学模型,简化后得到伸展变翼的纵向运动方程,并通过气动仿真获得伸展机翼飞行器的低速气动特性.然后,借助线性插值确定气动参数随翼展的变化关系,研究了伸展变翼过程对于飞行器平飞、爬升、俯冲和盘旋的作用.结果表明,因变翼过程中升阻系数改变,飞行器将发生变速沉浮运动,此时为保持飞行状态的稳定,需对飞行器加以控制.     

超声速流中二元机翼的颤振与极限环

以沉浮和俯仰自由度上具有间隙立方结构非线性的二元机翼模型为例,考虑系统的结构阻尼,建立了系统的非线性动力学方程.通过修正的三阶活塞理论模拟了超声速流中机翼的非定常气动力和气动力矩.引入无量纲参数将系统动力学方程无量纲化,通过数值模拟得到了二元机翼的时域响应和系统的相轨迹变化规律.通过系统的分岔图得到了无量纲参数和系统周...     

考虑迟滞非线性的高超声速飞行器颤振分析

为给飞行器颤振控制及结构设计等提供支持,利用适合复杂结构建模的动态子结构方法中的自由界面模态综合法,考虑飞行器在超声速飞行状态下高超声速流和飞行器自身结构的特点,将整个飞行器分成多个子结构;考虑飞行器机身与机翼之间相互连接构件的实际工作状况和制造工艺情况,带有间隙非线性与立方非线性相互作用所产生的迟滞非线性特性,以及阻尼因子对非线性的影响,用有限元计算软件计算各子结构的动力学特性参数和气动力分布情况,建立飞行器整机的振动微分方程以分析颤振特性．对得到的飞行器在所设工况下的振动和颤振特性及颤振临界状态进行分析,实现全机气动弹性问题的仿真计算．分析结果表明,该方法拓展高超声速飞行器颤振的计算,可为动态子结构方法应用于颤振研究提供参考．     

仿生扑翼“0”形轨迹机构的设计及气动力特性

针对仿生扑翼飞行器的驱动结构进行设计,提出了一种空间摇杆式的驱动机构与机翼扭转机构,实现机翼扑动过程中的"0"形空间运动轨迹.针对机翼的空间"0"字形运动,建立仿生飞行器气动分析模型,采用动网格与非定常数值计算方法,对机翼拍动过程中不同相位下的升阻特性进行分析,并通过空气动力效率与流场对比分析,得到不同参数条件下的气动效率,为仿生扑翼飞行器的设计及扑动模式的选择提供参考.通过气动力测量实验、台架姿态标定和外场飞行测试,验证了结构设计的合理性.     

基于ANSYS/CFX耦合的机翼颤振分析

在飞行器飞行气动特性的研究中,为避免传统方法进行颤振点预测时的"准模态"假设,能够更加准确地仿真机翼在流场中的真实运动情况,根据CFD/CSD一体化设计思想,采用了ANSYS/CFX紧耦合算法,对国际标准气动弹性模型AGARD 445.6机翼作了颤振分析,验证性地研究了亚音速和跨音速颤振机理,将仿真计算结果和实验数据进行了比较.表明耦合计算所得的颤振速度和颤振频率和实验值吻合,在亚音速阶段,机翼颤振主要是机翼的弯曲扭转耦合运动引起,而跨音速阶段则主要是机翼的弯曲运动的不稳定性引起,与理论定性分析得到的结果一致,证明ANSYS/CFX全耦合的应用为求解非线性流固耦合问题提供了有效的方法.     

关于PLA优化设计的一个综合算法

讨论ＰＬＡ优化设计的组合函数分解问题和ＰＬＡ折迭问题，得出对算法有用的两个直接结果，最后将二者联系起来，给出一个综合算法。     

蛋白质折叠计算机模拟研究进展

蛋白质折叠过程中的结构变异可能导致"折叠病",比如老年痴呆症和多聚谷氨酰胺疾病等。因此蛋白质折叠研究对于揭示"折叠病"致病机理、指导药物设计等具有重大意义。文章阐述了蛋白质折叠计算机模拟研究的研究近况,分别介绍了蛋白质侧链研究、蛋白质折叠算法、蛋白质折叠病研究、蛋白质的分子动力学模拟和蛋白质结构预测等几个方面。     

求解蛋白质折叠构形预测问题的PERM改进算法

PERM算法用来求解蛋白质折叠构形预测问题具有非常高的效率。本文介绍了PERM算法的思想，并详细介绍了一种我们改进的PERM算法。使用该算法求解蛋白质折叠构形预测的二维HP格点模型取得了相当好的计算结果。     

蛋白质在格子模型中改进的PERM算法

PERM算法是当前蛋白质结构预测的格子模型优化算法中最为有效的一种算法,在该算法的基础上,我们提出了一种改进的增长算法IPERM。该方法简化了PERM算法中的权重计算公式,在遇到不同类型的残基时选用不同的上下限阂值以提高算法的有效性,并根据链长的大小使用不同的网格尺寸。实验结果表明,改进的增长算法使得HP序列在格子模型中能更快地找到其能量最低构象。     

Genetic Threading

The biological function of proteins is dependent, to a large extent, on their native three dimensional conformation. Thus, it is important to know the structure of as many proteins as possible. Since experimental methods for structure determination are very tedious, there is a significant effort to calculate the structure of a protein from its linear sequence. Direct methods of calculating structure from sequence are not available yet. Thus, an indirect approach to predict the conformation of protein, called threading, is discussed. In this approach, known structures are used as constraints, to restrict the search for the native conformation. Threading requires finding good alignments between a sequence and a structure, which is a major computational challenge and a practical bottleneck in applying threading procedures. The Genetic Algorithm paradigm, an efficient search method that is based on evolutionary ideas, is used to perform sequence to structure alignments. A proper representation is discussed in which genetic operators can be effectively implemented. The algorithm performance is tested for a set of six sequence/structure pairs. The effects of changing operators and parameters are explored and analyzed.     

Constant folding within an expression by semantic attributes

A new type of constant folding is presented, which is to replace an expression containing constants with an equivalent expression with fewer constants. The process of constant folding within an expression is described using attribute grammars. Since the attributes defined in the semantic rules are all synthesized, the evaluation of attributes of an expression for constant folding can be completed either in a single left-to-right pass of the parse tree of the expression or in conjunction with one-pass syntax analysis of the expression.     

格子模型中蛋白质折叠的有效运动集

改进的遗传算法应用格子模型的一种新的运动集来优化蛋白质折叠过程。该新的运动集包含所有对称构象以及传统的运动模式,使其更适用于蛋白质折叠模拟。通过在格子模型中的实验我们发现,利用新的运动集明显优于传统使用的运动集。改进的遗传算法是一种进化算法,该算法适合搜索任何HP序列。