铰链对含铰结构非线性动力学特性影响分析

作     者：张静 郭宏伟 刘荣强 邓宗全 ZHANG Jing;GUO Hongwei;LIU Rongqiang;DENG Zongquan

作者机构：哈尔滨工业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001 

出 版 物：《航空学报》 (Acta Aeronautica et Astronautica Sinica)

年 卷 期：2014年第35卷第5期

页      面：1433-1445页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金(50935002 11002039) 高等学校学科创新引智计划(B07018)~~ 

主　　题：可展结构 铰链 含铰结构 非线性振动 谐波平衡 频率特性 

摘      要：针对可展结构中铰链带来的展开后非线性动力学问题,建立了含铰结构的动力学模型。基于铰链侧向和径向的几何约束关系,分析了不同约束条件下的铰链非线性特性。基于谐波平衡法(HBM),对含铰结构的非线性变量进行一次谐波展开,得到铰链非线性力的谐波展开表达式,将含铰可展结构的非线性动力学方程转化为代数方程。分析了铰链在不同非线性特性下各参数对结构动态特性的影响,得到结构固有频率随铰链间隙、刚度和激振力的变化规律。考虑铰链的非线性特性,通过固有频率脊线求解,得到结构固有频率极值随铰链数量、位置和刚度的变化曲面,并对其进行非线性拟合,得到铰链参数对结构固有频率的影响函数,其计算方法和结果在多维复杂结构中具有一定的扩展性,为可展结构的设计和研究提供参考。利用龙格库塔法对非线性结构进行数值仿真,得到结构的固有频率变化曲线,仿真结果表明了利用HBM进行含铰结构动力学分析的正确性。