热环境下含间隙折叠舵面的非线性振动及颤振研究

发布时间：2021-06-27 11:37

　　间隙非线性是一种集中非线性,广泛存在于副翼、襟翼和升降舵等飞行器操纵系统中。间隙的存在不仅会使结构产生一系列的非线性动力学问题,更会影响飞行器的气动弹性,从而降低操纵稳定性。工程实践中往往忽略间隙的影响并按照线性方法进行分析,这无疑对制造和安装精度提出了更高的要求,而且得到的结果也过于保守,不利于飞行器结构设计的进一步优化。因此,在建模过程中有必要将间隙因素加入考虑。同时,随着飞行器速度的提升,气动加热变得更加严重,这会降低结构的刚度,危害颤振稳定性,所以还需要在建模过程中引入温度场。本文以导弹的折叠舵面为对象,研究热场和间隙的共同作用对结构地面振动特性和气动弹性的影响规律。首先针对折叠舵面内、外舵铰接处存在的间隙对地面振动响应的影响及间隙处的非线性建模方法展开研究。先通过锤击实验获得结构的线性模态特性,为后续理论建模提供验证支撑,接着通过振动台基础激励获取存在间隙时结构的非线性特征。实验结果表明间隙会使结构的动力学响应产生诸多非线性现象,如正反向扫描差异、跳跃、多谐波及频率漂移。非线性的影响主要体现在一阶弯曲模态上,激励量级的增大和间隙的减小均会使基频增大,且逐渐趋向于无间隙的结果,... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

F-117颤振事故[2]

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文，如产生多谐波、跳跃、正反向扫描差异及频率漂移等非线的飞行条件下引发极限环和混沌[24]。实际工程中经常通过隙，降低非线性的影响，从而利用线性方法进行分析。这种得到的颤振速度往往偏保守，据此设计出的飞行器结构也很因此，研究间隙对结构振动特性的影响并建立精准的模型有

图 1-7 典型的折叠翼结构[25]、舵模型可分为二元模型和三元模型[26]。二元模型是一种等截面，弦向不发生弯曲变形，结构的运动仅由机翼刚心控制面的偏转来描述，可以模拟机翼的弯曲和扭转振动，别于真实舵面，但其模型简单，通常用于各种非线性气动弹。Tang 和 Dowell[27]研究了受突风激励的非零攻角典型翼面响应，并发现极限环的振荡幅值对初始俯仰角很敏感。贾尚声速含间隙二元机翼的气动弹性方程，并研究了弹体扰动丁千[29]利用平均法解析地研究了俯仰和沉浮均具有间隙的。He 等[30]利用描述函数法研究了具有控制面间隙的二元翼鸣现象，并观察到了双极限环现象。Sazesh 和 Shams[31]利隙二元翼的颤振问题。二元模型可以定性地研究间隙对气在一个位置存在非线性。

【参考文献】：
期刊论文
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[2]轴承支撑的舵面热模态试验及支撑刚度辨识[J]. 唐晓峰,何振威,常洪振,史晓鸣,潘强,唐国安.  航空学报. 2019(06)
[3]考虑等效曲率的超二次曲面单元非线性接触模型[J]. 王嗣强,季顺迎.  力学学报. 2018(05)
[4]连接结构接触界面非线性力学建模研究[J]. 王东,徐超,胡杰,万强,陈红永.  力学学报. 2018(01)
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[6]含间隙折叠舵面的主共振响应分析[J]. 刘芳,丁千.  航空动力学报. 2016(12)
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[8]带集中非线性的机翼气动弹性问题研究进展[J]. 杨智春,田玮,谷迎松,贺顺.  航空学报. 2016(07)
[9]1200℃高温环境下板结构热模态试验研究与数值模拟[J]. 吴大方,王岳武,商兰,蒲颖,王怀涛.  航空学报. 2016(06)
[10]高超声速舵面热气动弹性不确定性及全局灵敏度分析[J]. 叶坤,叶正寅,屈展,邬晓敬,张伟伟.  力学学报. 2016(02)

博士论文
[1]高温环境下复合材料夹层板振动特性与模态试验技术研究[D]. 白云鹤.哈尔滨工业大学 2018
[2]局部非线性结构的动力学计算与试验辨识研究[D]. 王兴.清华大学 2016
[3]高超声速飞行器机翼非线性颤振研究[D]. 钮耀斌.国防科学技术大学 2013



本文编号：3252768