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张拉整体结构的动力学等效建模与实验验证

力学学报 2021年第6期53卷 1698-1711页

作者：陈占魁罗凯田强北京理工大学宇航学院力学系北京100081

为了实现张拉整体结构高效动力学计算,并考虑其大范围运动中柔性杆局部动态屈曲,提出了一种受压细长杆动力学降阶模型,采用五节点弹/扭簧集中质量离散模型等效连续杆的静力学和动力学特性.首先,通过静力学等效分析推导了弹簧拉压刚度和... 详细信息

为了实现张拉整体结构高效动力学计算,并考虑其大范围运动中柔性杆局部动态屈曲,提出了一种受压细长杆动力学降阶模型,采用五节点弹/扭簧集中质量离散模型等效连续杆的静力学和动力学特性.首先,通过静力学等效分析推导了弹簧拉压刚度和扭簧弯曲刚度表达式,可准确预测杆件受压屈曲和近似预测其后屈曲行为.第二,通过动能等效分析推导了集中质量表达式,可准确预测杆在线速度场下的运动.第三,通过弯曲振动固有模态等效分析确定弯曲刚度和节点质量的分布参数,合适的分布参数取值组合可将降阶模型前两阶固有频率相对误差均降低至1%以内.第四,在全局坐标系下建立张拉整体结构瞬态动力学方程,并利用静力凝聚法实现方程高效迭代求解.最后,分别对球形张拉整体结构准静态压缩、模态分析和碰撞动力学进行仿真和实验对比分析,证明了提出的动力学降阶模型可有效预测张拉整体结构的静力学行为、固有振动特性及瞬态动力学响应,并分析了结构参数变化对其力学特性的影响规律.本文提出的动力学等效建模与计算方法,可望用于软着陆行星探测器、大型可展开空间结构及点阵材料等复杂张拉整体系统的动力学分析与控制.

关键词：张拉整体结构动力学等效降阶模型杆件屈曲软碰撞实验

基于超单元法的无轴承尾桨根部动力学等效参数分析

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直升机技术 2023年第4期 49-54页

作者：邱志祥喻国瑞中国直升机设计研究所江西景德镇333001

无轴承尾桨柔性梁根部通过金属夹板夹持,在夹持区外侧袖套与柔性梁通过支撑轴承连接。传统的设置刚性梁段的简化分析方法计算低阶模态误差较大,依赖试验修正,无法满足正向工程设计需求。基于超单元理论,利用三维有限元对柔性梁根部夹持... 详细信息

无轴承尾桨柔性梁根部通过金属夹板夹持,在夹持区外侧袖套与柔性梁通过支撑轴承连接。传统的设置刚性梁段的简化分析方法计算低阶模态误差较大,依赖试验修正,无法满足正向工程设计需求。基于超单元理论,利用三维有限元对柔性梁根部夹持区进行静力缩聚,得到适用于梁模型旋翼气弹分析的等效桨毂动力学参数,并分析了柔性梁缩聚长度的影响。尾桨静态特性和旋转动特性试验结果表明,该等效方法计算准确。

关键词：超单元无轴承尾桨柔性梁动力学等效

基于超单元法的无铰式旋翼桨毂动力学等效参数计算方法

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直升机技术 2023年第2期 1-4,10页

作者：邱志祥喻国瑞王伟特中国直升机设计研究所江西景德镇333001

以梁模型为基础的旋翼动力学分析中,需输入桨叶剖面特性、桨毂剖面特性和操纵线系刚度等参数。无铰式旋翼动力学特性对桨毂剖面特性较为敏感,简单的面积分方法在计算桨毂剖面刚度时误差较大。基于超单元理论,利用三维有限元对桨毂进行... 详细信息

以梁模型为基础的旋翼动力学分析中,需输入桨叶剖面特性、桨毂剖面特性和操纵线系刚度等参数。无铰式旋翼动力学特性对桨毂剖面特性较为敏感,简单的面积分方法在计算桨毂剖面刚度时误差较大。基于超单元理论,利用三维有限元对桨毂进行静力缩聚,得到适用于梁模型旋翼气弹分析的等效桨毂动力学参数。旋翼旋转动特性试验结果表明,该等效方法计算准确。

关键词：超单元无铰式旋翼桨毂动力学等效

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随机振动载荷动力学等效的一种工程实现方法

实验力学 2007年第6期22卷 568-574页

作者：朱学旺刘青林中国工程物理研究院总体工程研究所四川绵阳621900

利用实验室振动加载技术来等效模拟实际工况的随机振动载荷,以研究结构的振动环境适应性,是工程界通用的做法。文中讨论了随机振动载荷动力学等效的过程与方法,针对小阻尼稀疏模态结构,给出了基于结构振动响应等效的随机振动载荷等效关... 详细信息

利用实验室振动加载技术来等效模拟实际工况的随机振动载荷,以研究结构的振动环境适应性,是工程界通用的做法。文中讨论了随机振动载荷动力学等效的过程与方法,针对小阻尼稀疏模态结构,给出了基于结构振动响应等效的随机振动载荷等效关系的工程应用表达式和评价等效载荷对疲劳损伤影响的方法。简支梁数值模拟表明,通过文中方法设计的等效随机振动载荷,不仅可以获得变化不大的结构响应,而且疲劳损伤等效结果也可以满足工程应用精度要求。

关键词：随机振动振动载荷动力学等效振动响应小阻尼结构稀疏模态

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多点不相关随机振动载荷的动力学等效模拟

电子产品可靠性与环境试验 2007年第4期25卷 1-5页

作者：朱学旺刘青林中国工程物理研究院总体工程研究所四川绵阳621900

地面振动试验能够应用于结构的振动环境适应能力研究,是因为当结构满足一定的动力学特性要求时,试验室振动载荷可以等效模拟实际振动环境载荷的动力学效应。给出了随机振动载荷等效设计的一种工程方法,它基于结构随机振动响应近似分析原... 详细信息

地面振动试验能够应用于结构的振动环境适应能力研究,是因为当结构满足一定的动力学特性要求时,试验室振动载荷可以等效模拟实际振动环境载荷的动力学效应。给出了随机振动载荷等效设计的一种工程方法,它基于结构随机振动响应近似分析原理,以结构位移响应和/或应力响应等价为目标,实现了利用单一随机载荷模拟多点不相关随机振动载荷的等效;为了进一步评价等效载荷的有效性,应用累积损伤线性模型分析结构振动疲劳损伤及其等效过程中的变化。简支梁数值模拟结果表明,利用这种方法设计的等效载荷,可以等效模拟多点不相关随机振动载荷,简支梁的响应与疲劳损伤相差不大。

关键词：随机振动载荷动力学等效不相关激励多输入系统

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复合材料机翼动力学等效及颤振分析

复合材料机翼动力学等效及颤振分析

断路器弹簧操动机构的等减速阶梯型缓冲器设计

中国力学大会（CCTAM2019）

作者：张泽峰张波成袁豪谦丁未龙张嘉振曹登庆中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心

本文对复合材料机翼的结构动力学等效技术进行了研究,开展了静力加载分析和地面共振试验加以验证,并对等效模型的颤振特性进行了对比分析。以复合材料机翼实物模型为研究对象,采用了能量等效法计算得到了机翼刚度分布。依据机翼刚度分布... 详细信息

本文对复合材料机翼的结构动力学等效技术进行了研究,开展了静力加载分析和地面共振试验加以验证,并对等效模型的颤振特性进行了对比分析。以复合材料机翼实物模型为研究对象,采用了能量等效法计算得到了机翼刚度分布。依据机翼刚度分布,设计制造了等效铝合金梁架机翼实物模型。分别建立了复合材料机翼和等效金属机翼的有限元模型,进行了结构动力学特性和颤振特性对比分析,并对复合材料机翼实物模型和等效金属机翼实物模型进行了静力试验和地面共振试验,以及颤振分析。从仿真和试验结果可以得出,等效金属机翼与复合材料机翼的前六阶模态一一对应,且频率接近,其中颤振主要参与模态误差不大于5%;等效金属机翼在刚度特性上可以表征复合材料机翼,等效方法合理有效;颤振分析结果显示,两者颤振参与模态相同且颤振速度接近,可为大型客机复合材料机翼分析和设计提供方法。

关键词：复合材料机翼大展弦比刚度动力学等效颤振地面共振试验

来源： cnki会议评论

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西安交通大学学报 2022年第1期56卷 96-103页

作者：万堃奚延辉王小鹏西安交通大学机械工程学院西安710049

针对断路器弹簧操动机构中被缓冲对象复杂、难以最小化系统机械冲击的问题,提出一种规划动触头运动求解缓冲器结构参数的方法,对侧切式阶梯型缓冲器的活塞进行设计。以某CT-IV型弹簧操动机构为例,建立缓冲器作用时操动机构的等效动力学... 详细信息

针对断路器弹簧操动机构中被缓冲对象复杂、难以最小化系统机械冲击的问题,提出一种规划动触头运动求解缓冲器结构参数的方法,对侧切式阶梯型缓冲器的活塞进行设计。以某CT-IV型弹簧操动机构为例,建立缓冲器作用时操动机构的等效动力学模型,设计动触头的等减速运动规律,结合运动学分析,计算缓冲器应当提供的理想缓冲力。为保证实际缓冲力与理想缓冲力接近,根据缓冲器的缓冲动态特性,将缓冲器活塞铣面长度的设计问题转换为最大铣面间距及最小铣面长度的取值问题,根据中间位移的缓冲力与理想缓冲力相等求解每级铣面的间距。采用ADAMS与MATLAB联合仿真搭建的弹簧操动机构虚拟样机模型对设计结果进行验证,结果表明:与在运缓冲器相比,设计缓冲器断路器分闸特性曲线中的缓冲时间增加了0.005 s,缓冲末速度减小了63%,分闸特性曲线更加平缓,且未出现动触头在开断区间内停止的现象,符合实际要求。

关键词：断路器弹簧操动机构阶梯型缓冲器等减速动力学等效

基于等效惯量模拟的空间站转位机械臂承载性能测试

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机器人 2015年第2期37卷 231-236页

作者：徐志刚白鑫林王军义贺云中国科学院沈阳自动化研究所辽宁沈阳110016 中国科学院大学北京100049

由于地面模拟真实舱体大惯量负载较为困难,且实现体积庞大,本文提出了一种基于等效惯量模拟的空间站转位机械臂承载性能测试方法,设计了一种基于气浮增速机构的惯量模拟器,并根据等效动力学原理建立了惯量模拟器等效负载数学模型,减小... 详细信息

由于地面模拟真实舱体大惯量负载较为困难,且实现体积庞大,本文提出了一种基于等效惯量模拟的空间站转位机械臂承载性能测试方法,设计了一种基于气浮增速机构的惯量模拟器,并根据等效动力学原理建立了惯量模拟器等效负载数学模型,减小了负载惯量,降低了其空间微重力运动环境模拟难度,实现了空间机械臂承载性能的有效测试.最后通过仿真计算验证了测试方法与空间转位过程的一致性.仿真结果表明,腕关节和肩关节输出力矩与空间转位时输出力矩最大误差分别为4.61%和1.33%,腕关节和肩关节的惯量模拟误差分别小于4.52%和1.03%,证明该方法可有效地对转位机械臂进行承载性能测试.

关键词：空间站转位机械臂超大转动惯量模拟等效转动惯量动力学等效性能测试

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空间操作臂的高效率动力学建模方法

华中科技大学学报（自然科学版） 2011年第6期39卷 75-78页

作者：刘云平顾和军吴洪涛南京信息工程大学信息与控制学院江苏南京210044 南京信息工程大学经济管理学院江苏南京210044 南京航空航天大学机电学院江苏南京210016

为了减轻在无外力情况下,空间操作臂系统的操作臂与载体之间的动力学耦合作用,结合增广体、虚拟操作臂及动力学等价操作臂理论,将系统转化为一个具有等效运动学及动力学的基座固定的操作臂系统,使得固定基座操作臂系统的建模方法可以直... 详细信息

为了减轻在无外力情况下,空间操作臂系统的操作臂与载体之间的动力学耦合作用,结合增广体、虚拟操作臂及动力学等价操作臂理论,将系统转化为一个具有等效运动学及动力学的基座固定的操作臂系统,使得固定基座操作臂系统的建模方法可以直接应用到空间操作臂系统中,将高效率动力学建模方法空间算子代数理论应用到空间操作臂系统建模中,从而解决空间操作臂系统动力学建模复杂及效率不高的问题,易于计算工作空间,为实时控制奠定了基础.

关键词：空间操作臂运动学等效动力学等效空间算子代数高效率动力学建模