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Chinese Journal of Aeronautics 2021年第2期34卷 376-385页

作者： Jian ZHOU Minglong XU Zhichun YANG Yingsong GU State Key Laboratory for Strength and Vibration of Mechanical Structures School of Aerospace EngineeringXi'an Jiaotong UniversityXi'an 710049China School of Aeronautics Northwestern Polyteclmical UniversityXi'an 710072China

This paper proposes using a Nonlinear Energy Sink(NES) to suppress the nonlinear aeroelastic response of laminated composite panels in supersonic airflows. Relevant aeroelastic equations are established using Hamilton’s principle and a finite element approach, drawing upon Von Karman’s large deflection theory and first order piston theory. The idea of the NES suppression region is proposed and the effects of NES parameters on the NES suppression region are studied in detail. The results show that the nonlinear aeroelastic responses of the panel can be completely suppressed by the Transient Resonance Capture(TRC);the appropriate NES parameter values can increase the critical dynamic pressure for flutter and suppress the nonlinear aeroelastic response effectively. Increasing the mass ratio of the NES can improve the NES suppression region;the nonlinear stiffness coefficient and damping of the NES within a specific range can suppress the nonlinear aeroelastic response. The most effective installation position for a NES is in a specific region behind the center-line of the panel in the direction of the airflow.

关键词： Aeroelasticity Laminated composite panel Nonlinear dynamics Nonlinear energy sink Panel flutter Passive suppression

Supersonic flutter control and optimization of metamaterial plate

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Chinese Journal of Aeronautics 2021年第11期34卷 15-20页

作者： Wei TIAN Tian ZHAO Yingsong GU Zhichun YANG School of Aeronautics Northwestern Polytechnical UniversityXi’an 710072China

A metamaterial plate is designed by embedding a periodic array of local nonlinear resonators for its supersonic flutter control.Based on the von Karman large deformation theory and supersonic piston aerodynamic theory,the nonlinear aeroelastic equations of the metamaterial plate are obtained by using the Hamilton principle.The comparisons for aeroelastic behaviors of the metamaterial plate and pure plate show that the proposed metamaterial plate can lead to an enlarged flutter boundary and lower vibration amplitude.Furthermore,a parametric optimization strategy for local nonlinear resonators is proposed to improve the nonlinear flutter behaviors of the metamaterial plate,and a significant enhancement of passive control performance can be achieved through optimization design.The present study demonstrates that the design of the metamaterial plate can provide an effective approach and potential application for nonlinear flutter suppression of supersonic plate.

关键词： Local resonators Metamaterial plate Nonlinear aeroelastic responses Parametric optimization design Supersonic flutter control

Aeroelastic stability analysis of heated panel with aerodynamic loading on both surfaces

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Science China(Technological Sciences) 2012年第10期55卷 2720-2726页

作者： ZHOU Jian YANG ZhiChun gu yingsong Institute of Structural Dynamics and Control School of AeronauticsNorthwestern Polytechnical UniversityXi’an 710072China

Focusing on the aeroelastic stability of thin panel structure of airframe component such as engine nozzle of high-speed flight vehicles,a nonlinear aeroelastic model for a two-dimensional heated panel exposing both surfaces to the airflow with different aerodynamic pressures is established.The von Karman large deflection plate theory and the first-order piston theory are used in the formulation of aeroelastic motion.The critical conditions for aeroelastic stability and the stability boundaries are obtained using theoretical analysis and numerical computations,respectively.The results show that the panel is more prone to become unstable when its two surfaces are subject to aerodynamic loading simultaneously;only if the sum of the aerodynamic pressures on both surfaces of the panel satisfies flutter stability condition,can the panel be likely aeroelastically stable;compared with the general panel flutter problem that only one surface is exposed to the airflows,the present condition makes the panel become aeroelastically unstable at relatively small flight aerodynamic pressure.

关键词：气动弹性稳定性面板结构稳定性分析气动载荷高速飞行器加热气动压力发动机喷管

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Robust flutter analysis based on genetic algorithm

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Science China(Technological Sciences) 2012年第9期55卷 2474-2481页

作者： gu yingsong ZHANG XinPing YANG ZhiChun Institute of Structural Dynamics and Control Northwestern Polytechnical UniversityXi'an 710072China A VIC Shaanxi Aircraft Industry(Group)Corporation LTD. Hanzhong 723213China

Robust flutter analysis considering model uncertain parameters is very important in theory and engineering applications.Modern robust flutter solution based on structured singular value subject to real parametric uncertainties may become difficult because the discontinuity and increasing complexity in real mu analysis.It is crucial to solve the worst-case flutter speed accurately and efficiently for real parametric uncertainties.In this paper,robust flutter analysis is formulated as a nonlinear programming problem.With proper nonlinear programming technique and classical flutter analysis method,the worst-case parametric perturbations and the robust flutter solution will be captured by optimization approach.In the derived nonlinear programming problem,the parametric uncertainties are taken as design variables bounded with perturbed intervals,while the flutter speed is selected as the objective function.This model is optimized by the genetic algorithm with promising global optimum performance.The present approach avoids calculating purely real mu and makes robust flutter analysis a plain job.It is illustrated by a special test case that the robust flutter results coincide well with the exhaustive method.It is also demonstrated that the present method can solve the match-point robust flutter solution under constant Mach number accurately and efficiently.This method is implemented in problem with more uncertain parameters and asymmetric perturbation interval.

关键词：颤振分析遗传算法鲁棒非线性规划问题参数不确定性非线性规划技术不确定参数颤振速度

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考虑间隙非线性的控制舵非线性气动弹性分析

航空工程进展 2020年第6期11卷 827-835,850页

作者：李家旭田玮谷迎松航空工业陕西飞机工业(集团)公司设计院汉中723213 西北工业大学结构动力学与控制研究所西安710072

间隙结构的气动弹性系统非线性颤振问题是飞行器气动弹性力学工程领域的研究热点和难点,研究考虑间隙非线性的控制舵系统的气动弹性特性具有重要意义。基于最小状态拟合方法获得时域降阶气动力模型,并通过Lagrange方程获得系统非线性气... 详细信息

间隙结构的气动弹性系统非线性颤振问题是飞行器气动弹性力学工程领域的研究热点和难点,研究考虑间隙非线性的控制舵系统的气动弹性特性具有重要意义。基于最小状态拟合方法获得时域降阶气动力模型,并通过Lagrange方程获得系统非线性气动弹性方程;对比分析三种不同非线性控制舵系统的极限环颤振及非线性动力学响应特性,并与等效线化法和时域仿真的结果进行一致性对比。结果表明:俯仰和扑动弹簧刚度的变化对系统颤振边界有显著影响,当俯仰和扑动两个方向同时含有间隙非线性时,系统在线性颤振速度内存在倍周期、混沌等复杂非线性动力学现象。

关键词：气动弹性控制舵间隙非线性极限环混沌

带操纵面机翼气动弹性地面试验仿真系统中的气动力降阶方法

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西北工业大学学报 2013年第5期31卷 810-815页

作者：胡巍杨智春谷迎松西北工业大学航空学院陕西西安710072

对带操纵面三元机翼的地面颤振试验中非定常气动力降阶模型进行了研究,提出了一种气动力模型的二次降阶方法。该方法采用对气动力先进行频域降阶、再时域拟合的方法,分别确定主翼面、操纵面上激振点和拾振点的位置,从而获得气动力降阶... 详细信息

对带操纵面三元机翼的地面颤振试验中非定常气动力降阶模型进行了研究,提出了一种气动力模型的二次降阶方法。该方法采用对气动力先进行频域降阶、再时域拟合的方法,分别确定主翼面、操纵面上激振点和拾振点的位置,从而获得气动力降阶模型。为进一步减少操纵面上所需激振点的个数,提出了以操纵面气动力、铰链力矩等效为前提,气动力降阶前后对应结构的动态气动弹性响应差异最小为目标函数,采用遗传算法进行激振点位置优化的方法。结果表明,对带操纵面三元机翼,采用文中提出的气动力二次降阶方法,可以有效地减少操纵面上激振点的个数,进而降低激振器控制系统的设计难度。

关键词：颤振试验地面模拟气动弹性带操纵面机翼非定常气动力降阶

面向振动理论类课程课堂教学的互动虚拟实验平台

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西南交通大学学报（社会科学版） 2023年第S01期24卷 241-247页

作者：王乐王慧谷迎松西北工业大学航空学院西安710072 长安大学理学院西安710064

针对振动理论类课程传统课堂上缺乏对振动现象的直观展示、难以开展互动实验等难题,围绕“以学生为中心”的教学理念,利用网页程序及微信小程序等流行的网络技术,设计并开发了适用于振动理论类课程线上线下课堂教学的互动虚拟实验平台,... 详细信息

针对振动理论类课程传统课堂上缺乏对振动现象的直观展示、难以开展互动实验等难题,围绕“以学生为中心”的教学理念,利用网页程序及微信小程序等流行的网络技术,设计并开发了适用于振动理论类课程线上线下课堂教学的互动虚拟实验平台,将典型的振动理论及其现象用交互式动画及动态曲线等虚拟实验技术展示给学生。课堂实践结果表明,网页程序显著提升了教师在课堂上对振动理论及其现象的展示效果,微信小程序也明显促进了课堂上的师生互动、生生互动等交互环节,整个互动虚拟实验平台的使用使得学生对振动理论及现象的理解更为容易也更加深刻,并极大调动了学生的学习兴趣和积极性。

关键词：振动力学课堂教学虚拟实验网页程序微信小程序

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机翼对螺旋桨发动机旋转颤振的影响研究

航空学报 2016年第11期37卷 3351-3360页

作者：陈兆林杨智春谷迎松西北工业大学航空学院西安710072

为了研究机翼对螺旋桨发动机旋转颤振的影响规律,揭示其影响机理,通过片条理论计算螺旋桨气动载荷,在MSC.NASTRAN软件平台上进行二次开发,对不同结构参数的吊舱-螺旋桨系统和机翼-吊舱-螺旋桨系统进行了旋转颤振分析。研究表明,机翼结... 详细信息

为了研究机翼对螺旋桨发动机旋转颤振的影响规律,揭示其影响机理,通过片条理论计算螺旋桨气动载荷,在MSC.NASTRAN软件平台上进行二次开发,对不同结构参数的吊舱-螺旋桨系统和机翼-吊舱-螺旋桨系统进行了旋转颤振分析。研究表明,机翼结构的弹性会大幅降低发动机俯仰模态频率,而小幅降低发动机偏航模态频率,从而改变两模态频率之差,影响模态耦合的程度,进而改变旋转颤振速度。另外,当发动机的运动与机翼翼面的运动耦合紧密时,机翼翼面的气动载荷能够显著提高发动机的旋转颤振速度。

关键词：旋转颤振影响机理模态耦合机翼螺旋桨

变势能阱双稳态气动弹性能量收集的性能增强研究

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航空学报 2020年第9期41卷 131-142页

作者：李魁杨智春谷迎松周生喜西北工业大学航空学院西安710072

提出一种新型的磁耦合变势能阱双稳态压电颤振能量收集器,设计了外部磁场作用下颤振能量收集系统的双稳态构型,并利用弹性支撑的外部磁铁的运动实现了变势能阱技术,解释了变势能阱双稳态对颤振能量收集系统的性能增强机理。建立了磁力-... 详细信息

提出一种新型的磁耦合变势能阱双稳态压电颤振能量收集器,设计了外部磁场作用下颤振能量收集系统的双稳态构型,并利用弹性支撑的外部磁铁的运动实现了变势能阱技术,解释了变势能阱双稳态对颤振能量收集系统的性能增强机理。建立了磁力-压电-气动弹性耦合的颤振能量收集系统的动力学分析模型,根据非线性磁偶极模型以及平衡点稳定性理论,讨论了系统出现双稳态构型的参数条件。对磁耦合双稳态颤振能量收集系统的动态特性进行了数值仿真研究,结果显示,双稳态构型能够使无磁力颤振能量收集系统的超临界颤振行为转变为亚临界颤振,发生极限环振动的风速能够降低50%以上,拓宽了能量收集器的有效工作风速范围,并分析了磁铁间距、磁偶极矩对能量收集性能的影响规律。采用弹性支撑的外部磁铁的运动来自适应调节内外部磁铁之间的距离,达到变势能阱的目的,有效地降低了双稳态的势能阱深度,使系统更容易发生双稳态势能阱间的跃迁运动,从而在双稳态的设计基础上,实现了能量收集工作风速范围和输出电功率的同步提升,为低风速下的能量收集提供了一种有效的设计途径。

关键词：气动弹性压电能量收集双稳态势能阱非线性

采用非定常涡气动力理论的非线性颤振主动抑制仿真研究

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机械科学与技术 2010年第8期29卷 1060-1064页

作者：欧阳绍修谷迎松南京航空航天大学航空宇航学院南京210016 西北工业大学航空学院西安710072

针对带后缘操纵面的二元机翼系统,采用非定常涡气动力理论建立了相应的气动弹性运动方程。对俯仰自由度存在迟滞型非线性刚度环节的情况,以后缘操纵面作为控制面,进行了非线性颤振主动抑制仿真。研究结果表明,对机翼颤振的抑制效果明显... 详细信息

针对带后缘操纵面的二元机翼系统,采用非定常涡气动力理论建立了相应的气动弹性运动方程。对俯仰自由度存在迟滞型非线性刚度环节的情况,以后缘操纵面作为控制面,进行了非线性颤振主动抑制仿真。研究结果表明,对机翼颤振的抑制效果明显,所用非定常涡气动力理论适于进行非线性颤振的主动抑制仿真研究。

关键词：非定常涡方法颤振主动抑制非线性仿真