大型空间环型天线结构动力学分析

本文对大型空间环型天线结构振动的基本形式进行研究,选择边界条件为伸展臂与桁架结构连接面的固定约束.网格划分采用四面体单元与六面体单元结合的方法,杆件体结构规则采用六面体单元格,刚性连接处由于结构复杂采用四面体单元格.前四阶模态分析结果表明天线存在扭转振动、弯曲振动、横摇振动、呼吸振动等四种基本振动形式.研究了材料参数和边界条件的选取对振动模态和固有频率的影响.所得结果能为结构非线性动力学分析中模态函数选取和共振形式的分析提供重要参考.施加简谐激励研究大型空间环型天线稳态受迫振动响应,该结果对于预测结构的动力学特性以及避免共振具有重要的指导意义.     

基于6维并联机构的空间微振动模拟器动力学分析及测试

为了模拟空间飞行器上反作用飞轮等扰动设施产生的多维微小振动,设计了一种基于Gough-Stewart平台的空间微振动模拟器,并对微振动模拟器的动力学特性进行了研究.首先,利用牛顿-欧拉公式建立了微振动模拟器的动力学模型,该模型考虑了驱动腿和铰链的质量属性及负载质心偏心的情况;结合虚功原理推导出系统的广义刚度、阻尼及质量矩阵,得到求解微振动模拟器的固有频率及主振型的数学解析式.然后利用有限单元法及理论建模法对模拟器进行模态分析,得到微振动模拟器的前6阶固有频率及模态.仿真结果表明由理论模型及有限单元法得到的结果一致性较好.最后测试了该模拟器的刚度及固有频率特性.实验结果表明:理论方法及有限单元法分析得到的结果与测试值之间的误差不超过5%,验证了理论模型的合理性.得到了微振动模拟器的固有频率及振型数据,为后续设计及调试提供了依据.     

基于索-梁结构的斜拉桥非线性振动仿真研究

本文建立了索-梁结构的有限元模型,对斜拉桥线性和非线性振动问题进行研究.首先对结构进行模态分析,发现结构振动表现出全局模态,局部模态以及混合模态,且索梁两者之间固有频率相互影响,对低阶频率影响较大,对高阶频率影响较小.其次,应用有限元软件对索-梁结构的自由振动和强迫振动进行仿真研究.结果表明：整个自由振动过程中频率有先增大后减小的趋势,且最终小于真实频率;在强迫振动中,观察到了丰富的非线性振动现象,包括索的亚谐波共振和内共振,与以往的实验和理论研究结果定性上得到验证;为斜拉桥全桥非线性动力学分析提供参考.     

航空飞行器发动机燃烧室声振耦合分析

航空飞行器发动机燃烧室工作过程中,由于受到高强噪声激励引起的周围气体与结构的耦合振动,会导致航空飞行器结构破坏.以某飞行器发动机燃烧室作为研究对象,采用边界元方法,对航空飞行器发动机燃烧室进行仿真计算,在单极子声源激励下得到声振耦合特性:振动响应、内外表面声压分布及外部圆筒场点的声压分布,并对不同考察点的声振耦合特性在不同频率声源的激励下进行了对比分析.结果表明,不同频率下结构表现出了不同的声振耦合特性,对航空飞行器发动机燃烧室设计有一定的参考价值.     

航空液压管路系统动力学特性研究

随着航空液压系统的高压、高功率化发展,液压管路的振动问题愈加不容忽视,降低液压管路的振动,对提高飞机航行过程中的安全性具有重要意义。本文将对泵源脉冲条件下航空液压管路的振动特性进行研究,建立流体压力和流速影响下液压管路振动特性的数学模型,利用有限元软件ANSYS对实际液压管路系统进行建模和流固耦合仿真,获得相应的振动响应。结果表明：液压管路在不同的流体流速和流体压力条件下,其固有频率存在一定的变化;当流体脉动频率与弯管系统的固有频率接近时,系统会发生共振,振动幅值大幅度增大.     

混凝土泵车臂架振动特性流固耦合仿真研究

研究泵车泵送系统控制问题,由于臂架系统参数设计不合理,混凝土泵车作业过程中的臂架系统振动.采用有限元法建立某型号泵车臂架系统的流固耦合模型,对臂架系统的振动特性进行仿真分析,并计算共振状态下泵车臂架所受动应力的分布情况.对泵车整车进行振动测试验证模型的有效性.根据流固耦合的泵车臂架系统有限元仿真模型,选择准确的参数,反映在载荷作用下的振动特性和臂架所受动应力的分布情况.仿真结果为泵车臂架系统的动力学研究提供了一种较精确的力学模型,为臂架减振系统的设计提供了有效的参数依据.     

基于子域基函数的任意频率选择表面数值分析

频率选择表面的电磁散射特性问题是飞行器隐身技术中的重要研究内容.采用了谱域法和子域屋顶基函数相结合的方法对任意单元形状的周期结构进行分析.首先将单元划分成若干个小网格,每个网格上的电流密度用屋顶基函数表征,然后通过电流密度和散射场的关系以及边界条件,得到导体面上的感应电流,从而分析结构的反射和传输特性.同时给出了贴片型、环形和孔径型的仿真算例,分析了单元上的电流分布规律,并与仿真的结果进行比较分析,验证了方法的有效性和通用性.     

弹性预紧约束非线性对结构振动的影响

针对大型空间可展开结构中存在的关节非线性间隙约束问题,研究弹性预紧约束非线性对结构动态特性的影响.首先,基于轴向拉伸力学模型,构造了轴向拉伸关节三维梁单元.其次,使用Kelvin-Voigt接触及Coulomb摩擦模型,建立了粘弹性预紧约束下整体结构非线性动力学方程,继而分析了不同预紧约束下关节对结构非线性振动的影响.结果表明,在关节非线性约束下,结构振动传递特性的高频响应增加,低阶振动能量传递到高阶振动上.     

MEMS压电-磁电复合式振动驱动微能源的设计

在单一效应的MEMS振动驱动微能源的基础上,提出了一种MEMS压电-磁电复合振动驱动微能源器件。该微能源由八悬臂梁-中心质量块结构和永磁铁两部分组成,环境振动使中心质量块振动,PZT压电敏感单元由于压电效应产生电势差;同时中心质量块上集成的高密度线圈切割磁感线产生感应电动势,将压电转换与磁电转换相结合把振动能转换为电能。建立了该结构的数学模型并用有限分析软件Ansys12.0对该器件进行力学特性分析,最后对加工出的微能源进行性能测试。测试结果表明,该微能源谐振频率为8 Hz,易与环境发生共振;在共振条件下,施加1 gn 的加速度,器件压电发电开路输出电压峰峰值达154 mV,磁电发电开路输出电压峰-峰值达8 mV,有望为无线传感网络节点提供稳定的能源。     

细长弹箭固有振动特性分析有限元传递矩阵法

使用有限元传递矩阵法分析了某大长径比弹箭的固有振动特性，成功求得了其固有振动频率和振型函数，计算结果得到试验验证．该方法兼备有限元法建模方便、应用范围广和传递矩阵法应用灵活、矩阵阶次低、计算速度快的优点，易于分析复杂变截面结构弹箭的振动特性，并且可直接利用商业有限元软件得到该方法仿真所必需的质量矩阵和刚度矩阵．