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主题

7 篇 气动弹性颤振
3 篇 压电材料
1 篇 极限环
1 篇 第一李雅普诺夫量
1 篇 传递矩阵法
1 篇 混沌
1 篇 加强筋
1 篇 主动控制算法
1 篇 微分求积法
1 篇 风致效应
1 篇 分岔
1 篇 圆柱形扁壳
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1 篇 主动约束层阻尼(a...
1 篇 大跨度桥梁
1 篇 声学黑洞
1 篇 大挠度
1 篇 反馈控制
1 篇 形状记忆合金

机构

1 篇 华北电力大学
1 篇 同济大学
1 篇 西南交通大学
1 篇 哈尔滨工业大学
1 篇 天津理工大学
1 篇 南京理工大学
1 篇 北京工业大学

作者

1 篇 蔡文佳
1 篇 宋智广
1 篇 范晨光
1 篇 韩若凡
1 篇 陈杰
1 篇 李香港
1 篇 蒋露
1 篇 张伟
1 篇 谷彤

语言

7 篇 中文

检索条件"主题词=气动弹性颤振"

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复合材料壁板的气动弹性颤振分析与控制

复合材料壁板的气动弹性颤振分析与控制

引用

作者：李香港天津理工大学

学位级别：硕士

壁板颤振是发生在高速飞行器上的一种典型的气动弹性现象,当颤振发生时,壁板横向振动幅值会急剧增大,使飞行器的安全受到严重威胁。随着现代科学的不断发展,具有轻质和高比强度等特点的层合结构逐渐被应用到飞行器结构的设计中,这使得... 详细信息

壁板颤振是发生在高速飞行器上的一种典型的气动弹性现象,当颤振发生时,壁板横向振动幅值会急剧增大,使飞行器的安全受到严重威胁。随着现代科学的不断发展,具有轻质和高比强度等特点的层合结构逐渐被应用到飞行器结构的设计中,这使得相应的气动弹性颤振问题更加突出。为了增强壁板结构的气动弹性稳定性,本文基于非线性活塞理论、Von-Karman大变形位移-应变关系及伽辽金离散方法,建立了复合材料层合壁板的气动弹性颤振模型,并进行了颤振控制研究。主要内容如下:采用三阶非线性活塞理论表示气动力,结合Von-Karman非线性应变-位移关系和Hamilton原理推导出复合材料壁板的非线性偏微分运动方程组,利用伽辽金离散法将系统运动的偏微分方程组转化为常微分方程组。对复合材料壁板的动力学响应进行数值模拟,求得系统的临界颤振动压,研究了长宽比、铺层角度和边界条件对复合材料壁板颤振行为的影响。采用铺设形状记忆合金(Shape memory alloy,简称SMA)纤维的方法对复合材料壁板进行颤振控制。根据一维Brinson模型对SMA纤维在完全受限状态下的回复力进行了模拟,结合Von-Karman非线性应变-位移关系、三阶活塞气动力模型和Hamilton原理推导出SMA复合材料壁板的非线性偏微分方程组,并通过伽辽金法得到系统的常微分运动方程组。将传统复合材料壁板和SMA复合材料壁板的临界颤振动压进行了对比,并详细分析了SMA纤维的铺设角度、体积分数、预应变和温度对复合材料壁板稳定性边界和极限环振幅的影响。采用安装加强筋的方法对复合材料壁板进行颤振控制。将复合材料加筋壁板等效为加强筋子系统和复合材料壁板子系统,根据Euler-Bernoulli梁理论建立了加强筋子系统的运动微分方程,结合前面建立的复合材料壁板的运动微分方程,推导出复合材料加筋壁板的气动弹性颤振模型。研究了加强筋高度、宽度和安装位置对复合材料壁板临界颤振动压和极限环振幅的影响。

关键词：复合材料壁板气动弹性颤振形状记忆合金加强筋颤振控制

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超声速梁板结构气动弹性颤振分析及控制

超声速梁板结构气动弹性颤振分析及控制

引用

作者：宋智广哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

为了增强梁板结构的气动弹性稳定性,本文对超声速梁和复合材料层合板结构进行了气动弹性颤振分析和主动振动控制研究。对含有主动约束层阻尼(ACLD)的超声速梁结构,采用Hamilton原理和假设模态方法建立结构的运动方程,其中非定常气动力... 详细信息

为了增强梁板结构的气动弹性稳定性,本文对超声速梁和复合材料层合板结构进行了气动弹性颤振分析和主动振动控制研究。对含有主动约束层阻尼(ACLD)的超声速梁结构,采用Hamilton原理和假设模态方法建立结构的运动方程,其中非定常气动力模型由一阶活塞理论建立。采用速度负反馈控制算法设计了控制器,并获得了主动阻尼。求解广义本征值问题,得到复特征值,进而得到结构的固有频率和阻尼比等物理量。计算了超声速梁结构固有频率随无量纲气动压力的变化曲线,由此对结构进行了颤振分析。数值计算结果表明,由粘弹性材料提供的被动阻尼可以微弱的增大结构的颤振临界气动压力,而由压电材料获得的主动阻尼,则可以使超声速梁结构的颤振临界气动压力得到显著的提高。在此基础上,考虑到主动约束层阻尼中的粘弹性阻尼材料在颤振抑制中的作用较小,并且它的性能受温度的影响较大,因此将其去掉,仅用压电作动器和传感器对超声速梁结构进行气动弹性颤振分析和主动振动控制研究。结构气动力模型、运动方程的建立及求解均采用与主动约束层阻尼梁相同的方法。为了研究超声速结构颤振边界处的振动控制特性,采用有限差分方法求解了结构在单位脉冲载荷作用下的脉冲响应。在对超声速梁结构的气动弹性颤振分析和主动振动控制研究的基础上,分析了超声速复合材料层合板结构的气动弹性特性。结构的运动方程仍然由Hamilton原理和假设模态法建立,同时采用活塞理论模拟非定常气动力,并考虑了气动阻尼的影响。采用了两种不同的控制算法,即速度反馈和比例反馈对结构进行了主动气动弹性分析。求解了超声速结构系统的运动方程和脉冲响应,分析了层合板的构型对超声速复合材料层合板结构的气动弹性特性的影响,并且比较了两种控制算法对气动弹性颤振分析和主动振动控制的作用效果。采用遗传算法对压电作动器和传感器在超声速复合材料层合板上的铺设位置进行了优化设计,并分析了其对超声速层合板结构的颤振抑制和振动控制的重要作用。应用LQR控制算法对超声速层合板结构进行了颤振分析及颤振边界处振动控制研究,分析了LQR控制算法在提高超声速平板结构的气动弹性稳定性中的优势。本文的研究结果对超声速结构的气动弹性设计具有重要意义。

关键词：超声速梁、板气动弹性颤振主动振动控制主动约束层阻尼(ACLD) 压电材料 LQR控制算法遗传算法

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石墨烯(GPL)增强聚合物压电复合板的主动气动弹性颤振分析和抑制

石墨烯(GPL)增强聚合物压电复合板的主动气动弹性颤振分析和抑制

引用

北京力学会第二十七届学术年会

作者：韩若凡张伟陈杰北京工业大学材料与制造学部

颤振会对结构的安全性和稳定性造成危险,这可能会导致灾难性的后果。因此,主动气动弹性颤振分析是空气动力学的重要研究分支,受到越来越多的关注。考虑到其实用性,抑制颤振成为气动弹性研究的特别关注和主要目标。石墨烯或石墨烯纳米薄... 详细信息

颤振会对结构的安全性和稳定性造成危险,这可能会导致灾难性的后果。因此,主动气动弹性颤振分析是空气动力学的重要研究分支,受到越来越多的关注。考虑到其实用性,抑制颤振成为气动弹性研究的特别关注和主要目标。石墨烯或石墨烯纳米薄片(GPL)是一种具有很高比表面积且生产成本较低的碳填充聚合物复合材料。它具有卓越的机械,电气和热性能具有广阔的应用前景。本文将石墨烯增强复合材料与机翼模型相结合,将机翼简化为悬壁板,研究其在超声速作用下的气动弹性颤振特性,气动弹性响应,并通过石墨烯增强以及压电反馈控制对结构颤振进行抑制。如图1所示,深色部分代表压电片,张贴在结构的上表面,利用压电材料的特性,施加电压以激活压电贴片来进行控制。通过第二类压电方程,哈密顿原理和假设模态方法,得到了板-压电系统的运动方程。基于改进的Halpin-Tsai模型,分别研究了GPL的重量分数对结构振动特性的影响以及GPL梯度分布(O型分布和X型分布)对板振动特性的影响。图2中,颜色的深浅代表石墨烯含量的多少,X型分布代表石墨烯增强体含量在顶层和底层最高,中间最低;O型分布则与X型分布相反。研究结果表明,添加少量的石墨烯纳米薄片可以有效地抑制结构颤振的发生。此外,GPL的X分布模式比O分布模式具有更好的效果。文章还考虑了位移反馈控制和加速度反馈控制两种控制方法对结构在临界颤振点前后响应的影响。结果表明,位移和加速度反馈控制可以分别通过附加主动刚度和主动质量来改善板在临界颤振点附近的响应情况。在临界颤振点之前,位移反馈控制和加速度反馈控制可以使响应加速收敛;在到达临界颤振点时,位移反馈控制和加速度反馈控制可以抑制响应的发散,避免颤振现象的出现。此外,与仅考虑其中之一相比,位移反馈和加速度反馈的组合控制具有更好的控制效果。

关键词：石墨烯纳米片压电材料机翼气动弹性颤振反馈控制

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薄壳气动弹性非线性响应研究

薄壳气动弹性非线性响应研究

引用

作者：范晨光西南交通大学

学位级别：博士

为研究高速飞行薄壳的气动弹性非线性颤振响应,本文基于超音速气动力活塞理论和大变形几何非线性理论,建立了薄壳大挠度气动弹性颤振方程。采用微分求积法(DQM)对气动弹性方程进行离散,将DQM与模态缩减方法(NMs)相结合对系统进行降维,... 详细信息

为研究高速飞行薄壳的气动弹性非线性颤振响应,本文基于超音速气动力活塞理论和大变形几何非线性理论,建立了薄壳大挠度气动弹性颤振方程。采用微分求积法(DQM)对气动弹性方程进行离散,将DQM与模态缩减方法(NMs)相结合对系统进行降维,数值模拟了薄壳的非线性气动弹性响应情况。主要内容包括： (1)薄壳在蒙皮设计中存在多种形式,对各类结构形式分别进行气动颤振研究是非常繁琐的工作。选取圆柱形扁壳和完全截锥壳作为两类基本研究模型,将薄壳的气动弹性颤振问题归结为对这两类模型的气动弹性颤振问题的研究,建立了两类模型的大挠度气动弹性振动方程。 (2)将微分求积法(DQM)引入到薄壳大挠度气动弹性颤振方程的离散化过程中。建立了几何非线性圆柱形扁壳气动弹性颤振方程的二维DQM离散格式及几何非线性完全截锥壳气动弹性颤振方程的一维DQM离散格式。 (3)圆柱形扁壳气动弹性颤振问题,包括线性分析和非线性响应分析。在线性分析中,用特征值方法分析了结构系统的固有频率及气动弹性系统的颤振临界动压；讨论了不同网点数对计算精度的影响；讨论了不同曲率、不同长宽比、初应力对系统的颤振临界动压的影响。在非线性分析中,采用模态缩减方法对系统进行降维,通过数值积分着重研究了系统的模态截断问题及各类非线性响应现象与模态截断的联系。结果表明,极限环响应、概周期响应和混沌运动是圆柱形扁壳非线性响应的三种基本类型。讨论了不同曲率参数下产生极限环颤振的形态,讨论了曲率、初应力等参数对极限环颤振幅值的影响。研究了一类小周角、小曲率扁壳的气动叉式分岔行为；研究了特定动压下,以初应力为参数的分岔过程及通向混沌的途径。 (4)完全截锥壳气动弹性颤振问题,包括线性分析和非线性响应分析。在线性分析中,用特征值方法分析了不同周向波数对应的系统固有频率及1-2阶模态耦合颤振临界动压；讨论了网点取值对计算精度的影响；讨论了不同顶角、径厚比及长径比时,系统的最小临界动压及对应周向波数；讨论了旋转角速度、初应力等参数对系统固有频率及颤振临界动压的影响。在非线性分析中,基于驻波颤振假设,结合线性模态缩减手段,研究了极限环颤振的幅值随动压的变化情况；研究了几何参数、初应力及旋转角速度对极限环幅值的影响。 (5)完全圆柱壳和完全锥壳气动弹性颤振问题。作为截锥壳方程的特例,其气动弹性性质与完全截锥壳的非常类似。对完全圆柱壳气动弹性问题的研究,主要集中在边界条件、内压、轴压对颤振临界动压的影响以及极限环幅值的预测。由于完全锥壳在顶点的奇异性,采用近似方法求解了不同边界条件下的颤振临界动压,预测了驻波颤振极限环的幅值。

关键词：微分求积法气动弹性颤振圆柱形扁壳完全截锥壳大挠度极限环分岔混沌活塞理论

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亚音速全动控制面气动弹性分析

亚音速全动控制面气动弹性分析

引用

作者：蔡文佳南京理工大学

学位级别：硕士

气动弹性问题一直是飞行器设计中备受关注的重要问题。气动弹性系统中存在着大量的非线性因素,对系统运动特性产生重大的影响。本文主要研究关于亚音速全动控制面颤振和极限环振荡(LCO)引起的灾难性/良性特性以及其控制的问题。为了研... 详细信息

气动弹性问题一直是飞行器设计中备受关注的重要问题。气动弹性系统中存在着大量的非线性因素,对系统运动特性产生重大的影响。本文主要研究关于亚音速全动控制面颤振和极限环振荡(LCO)引起的灾难性/良性特性以及其控制的问题。为了研究这些问题,包括如下步骤:(1)应用亚音速流准稳态(QS)理论和计算流体动力学(CFD)理论计算气动力;(2)建立了在俯仰方向上具有立方非线性的二维典型截面的颤振运动方程;(3)使用多体系统传递矩阵法(MSTMM)来计算所选表面的非耦合弯曲/扭转频率;(4)基于第一 Lyapunov(LFQ)量的方法来研究颤振边界附近的气动弹性系统的分岔行为。本文主要研究包含结构非线性的全动控制面颤振边界稳定性,引入控制力来控制颤振及其特性。通过这种方法,可以避免其发生严重故障。为了验证本文工作的正确性,做了以下工作:(a)分别采用ANSYS软件和MSTMM方法计算全动控制面的非耦合频率并进行比较。(b)采用FLUENT商业软件计算升力系数并与实验数据进行比较。误差都在5%以内。通过李雅普诺夫第一法,获得了颤振边界灾难性/良性特性随着结构非线性参数和气动弹性参数的变化图。另外,突出了线性和非线性主动控制的潜力,提高了颤振速度,将危险边界转变为安全边界。

关键词：第一李雅普诺夫量气动弹性颤振多体系统传递矩阵法计算流体动力学极限环振荡

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一维声学黑洞结构的气动弹性特性分析

一维声学黑洞结构的气动弹性特性分析

引用

作者：谷彤华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

声学黑洞结构作为一种智能结构,可以将结构中的波动能量聚集到尖端区域,在压电采集、振动控制等领域有很好的应用前景。首先,本文基于传递矩阵法,以一维声学黑洞梁结构为研究对象,推导了含有阻尼层的一维声学黑洞梁结构的运动方程。将... 详细信息

声学黑洞结构作为一种智能结构,可以将结构中的波动能量聚集到尖端区域,在压电采集、振动控制等领域有很好的应用前景。首先,本文基于传递矩阵法,以一维声学黑洞梁结构为研究对象,推导了含有阻尼层的一维声学黑洞梁结构的运动方程。将梁等效为多段均匀梁,建立相邻两段之间的模态函数关系,对建立的力学模型进行解析求解,研究发现声学黑洞结构具有振动控制和能量收集的潜在能力,在声学黑洞结构中附加阻尼层可以有效的减少波动现象,起到了很好的减振效果。通过定义能量比来说明能量集中效应,进一步分析了激励频率、阻尼层的厚度等参数对能量集中的影响。其次,为了探究含有压电材料的一维声学黑洞结构的气动弹性稳定性,基于Hamilton原理建立了结构的运动方程,采用活塞理论模拟复合材料的气动压力,利用速度负反馈和比例反馈算法设置控制器,给出了结构的固有频率随着无量纲气动压力的变化曲线,从而得到系统的颤振点。进一步分析了压电作动器和传感器对一维声学黑洞结构的气动弹性特性的影响,研究发现速度负反馈可以提高系统的临界气动压力,从而提高复合结构的气动弹性稳定性。分析了不同反馈增益下动能和势能的能量变化,研究发现施加速度负反馈可以有效抑制系统的振动,比例反馈对系统的影响不大。

关键词：声学黑洞传递矩阵法气动弹性颤振压电材料主动控制算法

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结构风致效应基本理论与方法的研究

结构风致效应基本理论与方法的研究

引用

作者：蒋露同济大学土木工程学院

学位级别：硕士

对于高层、大跨结构而言，风荷载往往是设计中的主要荷载。脉动风作用下的结构响应是当前的一个研究热点。脉动风作用下结构响应问题主要涉及到脉动风的描述以及和结构响应的分析方法。国内外学者就这两个方面展开了广泛的研究，取得了... 详细信息

对于高层、大跨结构而言，风荷载往往是设计中的主要荷载。脉动风作用下的结构响应是当前的一个研究热点。脉动风作用下结构响应问题主要涉及到脉动风的描述以及和结构响应的分析方法。国内外学者就这两个方面展开了广泛的研究，取得了很大进展。本文从基本的动力方程出发，把结构风致效应问题归结为动力方程右端项(脉动风荷载)构造和方程求解这两方面的问题，对结构风致效应的基本理论和方法进行总结和研究。\n 本文首先介绍了脉动风的描述方法。脉动风速具有零均值性和随机特性，可以采用湍流强度和湍流积分尺度进行描述，也可以根据脉动风速谱和相干函数等概率特性进行描述。文中详细介绍了各种可供实践采用的经验公式和理论模型，藉此可以对风进行有效的数学描述。\n 其次，本文介绍了各类气动弹性现象以及几种典型结构气动弹性问题的数学模型。气动弹性问题是结构风致响应问题中的一个难点，本文介绍了大跨度桥梁气动弹性颤振——抖振问题的数学模型，以及高层建筑如何考虑气动弹性问题，并介绍了一个膜结构的简化气弹力学模型，给出其数学模型。\n 风振响应的分析方法是本文的一个研究重点。本文系统地总结了当前的各种分析方法，并着重介绍了我国学者林家浩教授提出的一种新型高效的计算方法——虚拟激励法。本文详细介绍了虚拟激励法的基本理论，给出了基于虚拟激励法的结构风致响应计算流程与计算方法。经过大量的编程工作，完成了虚拟激励法风致响应的相关分析模块。应用该分析模块进行了大型网壳结构的风致响应计算，验证了计算方法及编制程序的正确性。

关键词：大跨度桥梁结构响应风致效应脉动风虚拟激励法气动弹性颤振

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