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含局部非线性的月球探测器软着陆动力学模型降阶分析

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航空学报 2014年第5期35卷 1319-1328页

作者：董威利刘莉周思达北京理工大学宇航学院飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081

为准确预估探测器着陆冲击过程的动力学响应,采用非线性有限元方法建立了探测器软着陆动力学模型,能够较全面地反映出各种非线性因素。针对非线性有限元求解耗时长的弱点,考虑到探测器的局部非线性特性,利用广义动力缩聚(GDR)方法建立... 详细信息

为准确预估探测器着陆冲击过程的动力学响应,采用非线性有限元方法建立了探测器软着陆动力学模型,能够较全面地反映出各种非线性因素。针对非线性有限元求解耗时长的弱点,考虑到探测器的局部非线性特性,利用广义动力缩聚(GDR)方法建立了月球探测器中心体的降阶模型。提出了一种基于脉冲响应函数的模态截断准则,在广义动力缩聚方法的基础上筛选少数几阶模态影响系数(MIC)较高的模态表征中心体的加速度响应,能够进一步降低模型的阶数。将降阶的中心体模型与含非线性的缓冲机构连接后进行的软着陆动力学分析能够准确而快速地预估探测器测点的加速度响应,与非降阶模型对比,计算时间缩短了75.5%,加速度响应的相对峰值误差控制在5%以内。数值仿真表明,广义动力缩聚方法能够有效地解决传统非线性有限元方法求解效率低的问题,本文所提模态截断准则的优点是适于求解模态密集问题并且与系统的输入输出无关。

关键词：月面软着陆非线性有限元法局部非线性模型降阶模态截断准则

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俄语科普读物 4

俄语科普读物 4

1981年

作者：董威利注释

来源：汇雅图书（南通市图书馆... 评论

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汇雅图书（南通市图书馆）

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月球探测器着陆腿动力学建模与仿真

南京航空航天大学学报 2014年第3期46卷 469-474页

作者：陈树霖刘莉董威利北京理工大学宇航学院北京100081

在月球探测器多工况着陆仿真分析中,要求所建模型能够满足高效运算的需求。本文改进简化着陆腿有限元建模:分别采用壳单元、梁单元模拟着陆腿内外筒壁,充分考虑结构柔性以及筒壁间作用力;通过连接单元特性来表达缓冲材料的力学性能,减... 详细信息

在月球探测器多工况着陆仿真分析中,要求所建模型能够满足高效运算的需求。本文改进简化着陆腿有限元建模:分别采用壳单元、梁单元模拟着陆腿内外筒壁,充分考虑结构柔性以及筒壁间作用力;通过连接单元特性来表达缓冲材料的力学性能,减少了计算耗时;并采用隐式算法求解动力学方程,保证了计算精度。其中壳单元模型能够更全面地反映缓冲腿柔性变形对缓冲性能的影响;在考虑着陆腿柔性时,随着摩擦因数的增大,着陆腿缓冲性能随之下降。

关键词：飞行器设计着陆仿真着陆腿动力学建模非线性有限元

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月球探测器软着陆动力学及影响因素分析

宇航学报 2014年第4期35卷 388-396页

作者：董威利刘莉周思达陈树霖张南富北京理工大学宇航学院北京100081 飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081

为准确预估探测器着陆冲击过程的动力学响应,采用非线性有限元方法建立了探测器软着陆动力学模型,全面考虑了各种非线性因素的影响。为保证仿真精度,提高计算效率,提出了一种缓冲腿的简化模型并采用隐式算法求解系统动力学方程。通过与... 详细信息

为准确预估探测器着陆冲击过程的动力学响应,采用非线性有限元方法建立了探测器软着陆动力学模型,全面考虑了各种非线性因素的影响。为保证仿真精度,提高计算效率,提出了一种缓冲腿的简化模型并采用隐式算法求解系统动力学方程。通过与试验数据的对比证明了简化模型及计算方法的有效性。在此基础上,分析了具有不同阻尼和不同刚度的着陆器中心体对有效载荷冲击响应的影响,并针对刚度的影响给出了理论解释。研究结果表明阻尼可以很好地缓冲有效载荷的加速度响应,而中心体刚度大小与有效载荷的加速度响应峰值呈负相关。研究结果对探测器的动力学分析与设计提供了一定的理论依据和技术支持。

关键词：月面软着陆柔性系统非线性有限元法隐式算法缓冲腿简化

Dynamic environmentprediction of spacecraft usingdynamic substructuring

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Journal of Beijing Institute of Technology 2014年第3期23卷 311-317页

作者：杨武刘莉董威利 School of Aerospace Engineering Beijing Institute of Technology

A low frequency dynamic environment prediction of spacecraft using dynamic substructu- ring is presented. The dynamic environment could be used to describe the level of the excitation on the spacecraft itself and auxiliary equipment. In addition, the dynamic environment is a criterion for the structural dynamic design as well as the ground verification test. The proposed prediction method could solve two major problems. The first is the time consumption of analyzing the whole spacecraft model due to the huge amount of degrees of freedom, and the second is multi-source for component structural dynamic models from distributive departments. To demonstrate the feasibility and efficien- cy, the proposed prediction method is applied to resolve a launching satellite case, and the results were compared with those obtained by the traditional prediction technology using the finite element method.

关键词： dynamic environment prediction spacecraft dynamic substructuring

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折叠弹翼展开动力学仿真及优化

弹箭与制导学报 2012年第2期32卷 155-157页

作者：赵俊锋刘莉杨武董威利北京理工大学宇航学院北京100081

为了得到折叠弹翼展开所需的最佳装药量,采用基于浮动坐标系的多柔体系统动力学方法建立了折叠弹翼展开的刚柔耦合动力学模型,以作动力为设计变量,展开时间及弹翼最大应力为约束条件,以过载最小为目标进行优化设计,应用序列二次规划算... 详细信息

为了得到折叠弹翼展开所需的最佳装药量,采用基于浮动坐标系的多柔体系统动力学方法建立了折叠弹翼展开的刚柔耦合动力学模型,以作动力为设计变量,展开时间及弹翼最大应力为约束条件,以过载最小为目标进行优化设计,应用序列二次规划算法求解,得到了最佳作动力曲线,进而得到需用的装药量。仿真结果显示该设计方法有效降低了弹翼展开冲击,可为折叠弹翼设计提供新的思路。

关键词：折叠弹翼动力学分析刚柔耦合应力约束优化设计

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谷神星一号运载火箭的时变模态参数辨识

振动工程学报 2024年第5期37卷 729-736页

作者：马志赛丁千刘百奇刘建设张军锋董威利天津大学机械工程学院天津300350 天津市非线性动力学与控制重点实验室天津300350 北京星河动力装备科技有限公司北京100176

针对运载火箭这一大型复杂系统,单纯依靠机理分析难以建立能够精确描述其时变特征的动力学模型,借助模态辨识技术获取其在飞行状态下的时变动力学特性尤为必要。面向运载火箭的飞行模态辨识需求,发展基于时变自回归滑动平均模型的仅输... 详细信息

针对运载火箭这一大型复杂系统,单纯依靠机理分析难以建立能够精确描述其时变特征的动力学模型,借助模态辨识技术获取其在飞行状态下的时变动力学特性尤为必要。面向运载火箭的飞行模态辨识需求,发展基于时变自回归滑动平均模型的仅输出递推辨识方法,引入指数加权遗忘机制进行时变特性跟踪,能够在激励未知的情况下仅基于响应数据准确快速辨识运载火箭的时变模态。以谷神星一号运载火箭为例,开展飞行遥测数据的快速处理,准确辨识发射准备阶段和飞行阶段的关键低阶时变模态,辨识结果与有限元分析结果的变化规律相互吻合,验证了所提时变模态仅输出递推辨识方法是有效可行的,服务了运载火箭有限元模型修正和姿控系统设计的实际工程需求。

关键词：运载火箭时变模态参数谷神星一号递推辨识

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爆炸螺栓分离动力学仿真分析研究

导弹与航天运载技术 2018年第1期 111-115,121页

作者：王宗伟吴宏伟杨康董威利常志鹏空间物理重点实验室北京100076

为了避免爆炸螺栓分离解锁后引发高速冲击破坏及爆炸螺栓可能沿对接孔回弹的问题,在爆炸螺栓盒内设计挡片、弹簧片、缓冲块结构来降低爆炸螺栓盒受到的冲击,同时弹簧片上的耳片结构在爆炸螺栓回弹时对其卡滞防止爆炸螺栓突出分离面。采... 详细信息

为了避免爆炸螺栓分离解锁后引发高速冲击破坏及爆炸螺栓可能沿对接孔回弹的问题,在爆炸螺栓盒内设计挡片、弹簧片、缓冲块结构来降低爆炸螺栓盒受到的冲击,同时弹簧片上的耳片结构在爆炸螺栓回弹时对其卡滞防止爆炸螺栓突出分离面。采用ABAQUS显示动力学软件对爆炸螺栓通过弹簧片、最后撞击到缓冲块的过程进行动力学仿真分析,定量分析了挡片、弹簧片对爆炸螺栓冲击速度的影响,对冲击载荷下爆炸螺栓盒体强度进行评估,并开展爆炸螺栓收纳试验验证。结果表明:所设计的爆炸螺栓盒能够实现对爆炸螺栓的有效收纳,其盒体结构强度能够满足冲击载荷下的使用要求。

关键词：爆炸螺栓分离冲击弹簧片动力学仿真收纳试验

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复合材料端框高温防松问题研究

导弹与航天运载技术 2016年第5期 37-39页

作者：孙鹏军雷勇军董威利石里男董耀军国防科学技术大学航天科学与工程学院长沙410073 空间物理重点实验室北京100076

在高温情况下,复合材料舱段连接会出现连接松动以及连接可靠性下降问题。以某飞行器复合材料端框高温情况下由于紧固件轴向膨胀量大,从而导致预紧力降低甚至消失问题为研究对象,研究了其预紧力变化的原因,并提出了一种改进连接形式,并... 详细信息

在高温情况下,复合材料舱段连接会出现连接松动以及连接可靠性下降问题。以某飞行器复合材料端框高温情况下由于紧固件轴向膨胀量大,从而导致预紧力降低甚至消失问题为研究对象,研究了其预紧力变化的原因,并提出了一种改进连接形式,并分析了改进连接后结构变形情况。经分析可知,改进结构能够解决高温松动问题,而且这种新方式简单、便捷,可设计性好,可靠性高,适合工程应用。

关键词：复合材料变形防松高温