基于Navier-Stokes方程分析飞机抖振问题

基于Navier-Stokes方程分析飞机抖振问题
基于Navier-Stokes方程分析飞机抖振问题

随机振动分析报告

Alex-dreamer制作PSD:(可以相互传阅学习,但是鄙视那些拿着别人成果随意买卖!)PSD随机振动应用领域很广,比如雷达天线,飞机,桥梁,天平,地面,等等行业。虽然现在对这方面公开资料很少,但是我相信以后会越来越多,发展的越来越成熟。学术的浪潮总体是向前的,不会因为几个大牛保密自己的成果就会阻止我们对PSD研究,因此结合我的经验和爱好,我研究了一下两种PSD加载分析。我标价的原则是含金量大小和花费我的时间以及我的经验值,如果你觉得值,就买;不值就不要下了。因为我始终认为:士为知己者死,女为悦己者容。算是互相尊重。如果你得到这份资料,那就祝你好运! Good luck!-Alex-dreamer(南理工) 一:目的:根据abaqus爱好者提出的PSD随机振动分析,提出功率谱如何定义及如何加载?如果功率谱是加速度的平方,如何加载?如果在输入点施加载荷功率谱如何定义?本文将给出详细的分析过程。 二:随机振动基本概念 1. 随机振动的输入量和输出量都是概率统计值,因此存在不确定性。输入量为PSD (功率谱密度)曲线,分为加速度、速度、位移或者力的PSD曲线;最常见的是加速度PSD,常用语BASE MOTION基础约束加载。 2. 随机振动的响应符合正态分布,PSD实际上是随机变量的能量分布,也就是在不同频率上的方差值,反映不同频率处的振动能量,PSD曲线所围成的面积是随机变量总响应的方差值; 3. RMS为随机变量的标准方差,将PSD曲线包络面积开平方即为RMS。 4. 随机振动输出的位移、应力、应变等值都是对应不同频率的方差值(即PSD值),量纲为x^2,当然也可以输出这些变量的均方根值(即RMS值);abaqus6.10以上版本可以直接在场变量里面输出设置。见下文。 5. 如果是单个激励源,定义为非相关性分析,如是多个激励源,则需要定义相关性参数。因此出现type=uncorrelated。 三:模型简介: 1)该模型很简单,是hypermesh中一个双孔模型。 2)网格划分在hypermesh中完成,保证了雅克比>0.7以及网格其它质量的要求。网格与几何具有较高的吻合度。 3)方案1(对应connect模型):在上方两个孔采用全约束方式,且加载的功率谱PSD密度是加速度功率谱,也就是说基于BASE基础约束,进行随机振动 PSD分析。结果分析底部孔处某节点的结果响应。 4)方案2(对应connect模型):在底部圆孔施加载荷force类型的功率谱PSD,

飞机动力学模型建立

建立飞机飞行动力学模型 飞机的本体飞行动力学模型分为非线性模型和线性模型。如图所示,线 性模型常用于飞机的飞行品质特性分析和飞行控制律设计,而非线性模型通常用于飞机稳定性和操纵性特征的精确估计,从而进行各种非线性特征和线性模型的误差分析。另外,非线性模型还特别用在一些特殊的飞行任务,例如大迎角和快速机动飞行等线性模型不适用的场合。 建立全量非线性六自由度运动方程 (1)刚体飞机运动的假设['3]: ①飞机为刚体且质量为常数; ②固定于地面的坐标系为惯性坐标系; ③固定于机体的坐标系以飞机质心为原点; ④忽略地球曲率,即采用所谓的“平板地球假设”; ⑤重力加速度不随飞行高度变化; 以上假设是针对几云J<3,H<30加飞机的。 (2)坐标系说明: ①地面坐标轴系凡一O。x:夕。29:在地面上选一点09,使xg轴在水平面内并指向某一方向,z。轴垂直于地面并指向地心,yg轴也在水平面内并 垂直于x。轴,其指向按照右手定则确定,如图2一3(a) ②机体坐标轴系凡一d朴忆:原点O取在飞机质心处,坐标系与飞机固 连,x轴在飞机对称面内并平行于飞机的设计轴线指向机头,y轴垂直

于飞机对称面指向机身右方,:轴在飞机对称面内,与x轴垂直并指向机身下方,如图2一3(b)。 (3)刚体飞机的全量六自由度非线性运动方程为: 力方程组: 力矩方程组: 运动方程组:

导航方程组: 符号说明: 建立飞机小扰动线化方程 (l)基本假设: ①小扰动假设:我们把运动状态与飞机基准运动状态差别很小的扰动运动 称为小扰动运动。采用小扰动假设线化后的方程,在大多数情况下均能 给出足够满意的结果。这是因为:a、在大多数飞行情况下,各主要气 动参数的变化与扰动量成线性关系;b、飞行中即使遇到相当强烈的扰 动,在有限的时间内飞机的线速度和角速度也往往只有很小的变化量。 ②飞机具有对称面(气动外形和质量分布均对称)则且略去 机体内转动部件的陀螺力矩效应。 ③在基准运动中,对称平面处于铅垂位置(即θ=0), 且运动所在平面与飞机对称平面相重合(即β=O)。 在满足上述条件下,可以推论出:纵向气动力和力矩对横侧参数在其基准运动状态下的倒数均等于零。 横侧气动力和力矩对纵向运动参数在基准运动状态下的导数也均等于零。

利用ANSYS随机振动分析功能实现随机疲劳分析.

利用ANSYS随机振动分析功能实现随机疲劳分析 ANSYS随机振动分析功能可以获得结构随机振动响 应过程的各种统计参数(如:均值、均方根和平均频率等),根据各种随机疲劳寿命预测理论就可以成功地预测结构 的随机疲劳寿命。本文介绍了ANSYS随机振动分析功能,以及利用该功能,按照Steinberg提出的基于高斯分布和Miner线性累计损伤定律的三区间法进行ANSYS随机疲劳计算的具体过程。 1.随机疲劳现象普遍存在 在工程应用中,汽车、飞行器、船舶以及其它各种机械或零部件,大多是在随机载荷作用下工作,当它们承受的应力水平较高,工作达到一定时间后,经常会突然发生随机疲劳破坏,往往造成灾难性的后果。因此,预测结构或零部件的随机疲劳寿命是非常有必要的。 2.ANSYS随机振动分析功能介绍 ANSYS随机振动分析功能十分强大,主要表现在以下方面: 1.具有位移、速度、加速度、力和压力等PSD类型; 2.能够考虑a阻尼、 阻尼、恒定阻尼比和频率相关阻 尼比;

3.能够定义基础和节点PSD激励; 4.能够考虑多个PSD激励之间的相关程度:共谱值、二 次谱值、空间关系和波传播关系等; 5.能够得到位移、应力、应变和力的三种结果数据: 1σ 位移解,1σ速度解和1σ加速度解; 3.利用ANSYS随机振动分析功能进行疲劳分析的一般原 理 在工程界,疲劳计算广泛采用名义应力法,即以S-N 曲线为依据进行寿命估算的方法,可以直接得到总寿命。下面围绕该方法举例说明ANSYS随机疲劳分析的一般原理。 当应力历程是随机过程时,疲劳计算相对比较复杂。但已经有许多种分析方法,这里仅介绍一种比较简单的方法,即Steinberg提出的基于高斯分布和Miner线性累计损伤定律的三区间法(应力区间如图1所示): 应力区间 发生的时 间 -1σ ~+1σ68.3%的时间 -2σ ~+2σ27.1%的时间

第三章飞行器运动方程(0901)

第三章飞行器的运动方程 刚体动力学方程的推导 1.刚体飞行器运动的假设 1)认为飞行器不仅是刚体,而且质量是常数; 2)假设地面为惯性参考系,即假设地面坐标为惯性坐标; 3)忽略地面曲率,视地面为平面; 4)假设重力加速度不随飞行高度而变化; 5)假设机体坐标系的z o x --平面为飞行器对称平面,且飞行器不仅几何外形对称,而且内部质量分布亦对称,惯性积0==zy xy I I 2.旋转坐标系中向量的导数 设活动坐标系b b b z y Ox 具有角速度ω (见图)。向量ω 在此坐标系中的分量为 r q p ,,,即 k r j q i p ++=ω () 其中i 、j 、k 是b x 、b y 、b z 轴的单位向量。 图 设有一个可变的向量)(t a ,它在此坐标系中的分量为z y x a a a ,,,即 k a j a i a a z y x ++= () 由上式求向量)(t a 对时间t 的导数: b x ω b y b z O i j k

dt k d a dt j d a dt i d a k dt da j dt da i dt da dt a d z y x z y x +++++= () 从理论力学知,当一个刚体绕定点以角速度ω 旋转时,刚体上任何一点P 的速度为 r dt r d ?=ω () 其中r 是从O 点到P 点的向径。 现在,把单位向量i 看作是活动坐标系中一点P 的向径,于是可得: i dt i d ?=ω () 同理可得: j dt j d ?=ω () k dt k d ?=ω () 将式()、()及()代入式()中,可得: )(k a j a i a k dt da j dt da i dt da dt a d z y x z y x ++?+++=ω () 或写为: a t a dt a d ?+=ωδδ () 其中k dt da j dt da i dt da t a z y x ++=δδ t a δδ 称为在活动坐标系中的“相对导数”,相当于站在此活动坐标系中的观察者所看到的向量a 的变化率。而dt a d 则称为“绝对导数”,相当于站在固定坐标系 中的观察者所看到的向量a 的变化率。例如,若a 是某点的向径,则t a δδ 代表该 点的相对速度(相对于动坐标系),而dt a d 则代表该点的绝对速度。 3.在机体坐标系(活动坐标系)中刚体飞行器质心动力学方程 由牛顿第二定律得:

随机振动分析

随机振动分析实例 Yunyunsunsun 1 导入几何体。 1.1 启动ANSYS Workbench后点击“browse”,打开安装目录D:\Program Files\ANSYS Inc\v110\AISOL\Samples\Simulation,选中“BoardWithChips”文件后,在Workbench工作窗口中显示如图1所示。 图1 模型图 1.2 在主菜单中将单位设置为Units> U. S. Customary (in, lbm, lbf, °F, s, V, A)。 2 模态分析 2.1 在主菜单“New Analysis”中选择模态分析。在模型树中,点击“Analysis Settings”,在左下角出现的“Details of Analysis Settings”中,将“Max modes to find”设为12,如图2所示。 图2 提取12阶模态图3 固定约束左右两个小孔内壁 2.2 施加固定约束。 将左右两个小孔内壁固定住,如图3所示。 2.3 求解模态分析。 计算完毕后,在“Tabular Data”窗口(如果工作窗口下部不显示说明隐藏在右部)中选中12阶频率(图4-1),右击选中“Create Mode Shape Results”,模型树中自动出现12阶“Total Deformation”(图4-2);高亮显示模型树中“Solution”,右击选中“Evaluate all results”;

最后高亮显示模型树中所有“Total Deformation”,右击选中“Rename Based on Definiton”,如图4-3所示。 (此步过于详细,大家可根据需要执行) 图4-1 图4-2 图4-3 3 随机振动分析 3.1 在主菜单“New Analysis”选择“Random Vibration”,点击“Initial Condition Environment”后面的黑三角,选择“Modal”,如图5-1所示。 图5-1 图5-2 3.2 点击“Analysis Settings”,默认情况下“Number of Modes To Use”,选择所有模态,此处也可根据需要设置模态阶数,如图5-2所示。 3.3 施加PSD 基础激励载荷 将鼠标放置在“Analysis Settings”上右击插入“PSD Base Excitation”,点击“Load Data”后的黑三角,选择“New PSD Load”,如图6-1所示,弹出窗口如图6-2所示,选择PSD载荷类型为PSD G Acceleration,点击OK按钮。

飞行器制导复习.doc

一、简答题 1.典型的制导体制有哪些?简述它们的工作原理。 (1)遥控制导 以设在飞行器外部的指控站或制导站,来完成飞行器运动状态的监控,或者进行目标与飞行器相对运动参数的测定,然后引导飞行器飞行的一种制导方式。 (2)自主制导 按照给定弹道生成预定导航命令或预定弹道参数信息,在发射或起飞前装订到无人飞行器的存储装置中,飞行过程中机载敏感装置会不断测量预定参数,并与存储装置中预先装订参数进行比较,一旦岀现偏差,便产生导航或导引指令,以操纵飞行器运动,完成飞行任务。这是一种自主导航或制导的方式。 (3)寻的制导 利用电磁波、红外线、激光或可见光等方式测量目标和无人飞行器之间的相对运动信息,由此实时解算出制导命令,从而导引无人飞行器飞向FI标的一种方式。 (4)复合制导 复合制导是指在飞行过程屮采用两种或多种制导方式。它可分为串联、并联和串并混合三种。串联复合制导就是在不同飞行弹道段上采用几种不同的制导方式;并联复合制导则是在整个飞行过程中或在某段飞行弹道上同时采用几种制导方式;而串并联混合制导就是既有串联复合也有并联复合的混合制导方式。 2.请画出一般飞行控制系统结构原理图,并简述各部分功能。 要实现飞行控制的FI的,一般均釆用内、外环两重反馈控制回路的控制方法來实现,即在外环回路重点进行导航/制导控制方法的研究,从而达到指令飞行的FI的;在内坏回路重点进行稳定控制方法的研究,从而实现稳定飞行的目的。 3.导弹质心运动的动力学方程和绕质心运动的动力学方程分别在什么坐标系建立有最简单的形 式?并给出这两个坐标系的定义。 地心惯性坐标系:必乙,Q为坐标原点,地球的质心;X/指向J2000 地球平春分点;乙垂直

随机振动案例讲解

辽宁工程技术大学力学与工程学院随机振动分析案例分析 题目工作中钻机钻杆的随机 振动分析 班级理力13-1班姓名 学号 指导教师苏荣华 成绩 辽宁工程技术大学 力学与工程学院制

辽宁工程技术大学 摘要: 孔底岩石表面凹凸不平,使得工作中的钻杆产生垂直方向的位移变动,岩石表面的凹凸不平是随机的,它对钻机产生随机激励,钻杆会产生随机振动。利用现代随机过程理论和已知的振动理论方法,可弄清具体的孔底反作用力。这样,就可用数学方法来确定钻头齿同孔底互撞时牙轮钻机钻杆的幅频特性和它的共振状态。根据线性累积疲劳损伤理论,便可估计钻杆的窄带随机疲劳平均寿命。关键词:随机振动;钻机钻杆;寿命估计

随机振动案例分析 工作中钻机钻杆的随机振动分析 一、钻机的工作原理 钻机(drill)是在地质勘探中,带动钻具向地下钻进,获取实物地质资料的机械设备。又称钻探机。主要作用是带动钻具破碎孔底岩石,下入或提出在孔内的钻具。可用于钻取岩心、矿心、岩屑、气态样、液态样等,以探明地下地质和矿产资源等情况。 牙轮钻机钻孔时,依靠加压、回转机构通过钻杆,对钻头提供足够大的轴压力和回转扭矩,牙轮钻头在岩石上同时钻进和回转,对岩石产生静压力和冲击动压力作用。牙轮在孔底滚动中连续地挤压、切削冲击破碎岩石,有一定压力和流量流速的压缩空气经钻杆内腔从钻头喷嘴喷出,将岩渣从孔底沿钻杆和孔壁的环形空间不断地吹至孔外,直至形成所需孔深的钻孔。 二、工作时的随机激励 孔底岩石表面凹凸不平,使得工作中的钻机产生垂直方向的位移变动,岩石表面的凹凸不平是随机的,它对钻机产生随机激励。如果这种激励过大,将导致驾驶员感到不适,同时也导致结构产生疲劳破坏。 孔底岩石表面凹凸不平,使得工作中的钻杆产生垂直方向的位移变动。岩石表面的凹凸不平是随机的,它对钻机产生随机激励,钻杆会产生竖向随机振动。利用现代随机过程理论和已知的振动理论方法,可弄清具体的孔底反作用力。这样,就可用数学方法来确定钻头齿同孔底互撞时牙轮钻机钻杆的幅频特性和它的共振状态。 三、钻杆随机振动分析 1.钻杆结构 钻杆可简化成杆的竖向振动模型

ABAQUS软件随机振动分析 final

ABAQUS软件随机振动分析 在工程中,结构一般需要对它进行随机振动分析。典型的例子是:通过机床的振动响应分析进行机床的结构设计,通过对结构的地震响应分析。在电子产品设计中,ABAQUS软件不仅仅能对电子产品进行冲击、热场、加工等过程进行数值模拟,还可以对电子产品在随机振动下产品的响应性能做出很好预测,以优化产品设计。 本例题就某电子产品在随机激励作用下的响应结构为例,采用如下图所示的简化模型,分析在特定随机激励(如图2)中,分析该结构的响应。 图 1 某电子产品结构简化图 图2 随机激励的谱分布 载荷边界条件为:四个底座固支,并在分析过程中,受到随机激励。需要分析整个结构在运动过程中的响应。 启动ABAQUS/CAE,在Start Session对话框中,选择Create Model Database按钮。

一导入模型 由于IGES文件给的是实体模型,我们在 计算中产用shell模型,所以我们需要通过 ABAQUS/CAE中对shell的编辑功能对模型进 行修改。 导入IGES文件成Shell格式。 1.在主菜单选择File ->Import->Part, 进入Import Part对话框。选择相应的 IGES文件,点击按钮。 2.在弹出的Create Part From IGES File 对话框中,如下图,对话框的Topology选择Shell选项,Name选项填写random。 二利用CAE编辑修改模型 在主菜单选择Shape ->Shell->Remove Face,用鼠标点击选择模型中的面,选上之后面会变红色,点击鼠标中键,就可以去掉该面。重复操作,得到下图模型。

已知飞机纵向运动方程为

5-1 已知飞机纵向运动方程为 ?? ?-=+++=-+B B n p n p n p n p n p δθαθα?????)()(0 )(332 320 22 试求飞机纵向回路的频率特性 )()()(ωδωθωθδj j j W B B ??= 和 )() ()(ωδωαωαδj j j W B ??= 5-2 若系统单位阶跃响应为 )0(8.08.11)(94≥+-=--t e e t h t t 试求系统的频率特性. 5-3 试证明下述系统的幅相曲线为半圆 (1) 惯性环节1 1 )(+=Ts s G (2) 1 )(+= Ts Ks s G 5-4 绘制下列传递函数的幅相曲线: (1) s K s G =)( (2) 2 )(s K s G = (3) )0()(>= l s K s G l 5-5 若传递函数为 )()(0s G s K s G v = 式中)(0s G 为G(s)中除比例, 微分或积分环节外的部分, 且有1)(lim 00 =→s G s . 5-6 证明: (1)11lg 20||lg 20)(ωωv K L a -= ))(,(11ωωa L 为对数幅频渐近特性最左端直线或其延长线上的任一点. (2) ||lg 20)1(K L a = )1(a L 为对数幅频渐近特性最左端直线或其延长线上ω=1时的幅值. (3) 当0≠v 时,v K 11||=ω 1ω为对数幅频渐近特性最左端直线或其延长线与零分贝线的交点. 5-7 试将下述系统的传递函数按典型环节分解: (1) ) 65()1()254()144()3(50)()(2 2 3 2++-++++-= s s s s s s s s s s H s G

随机振动分析实例

ANSYS 动力分析(18) - 随机振动分析- 实例(1) 2010-09-26 07:41:23| 分类:ANSYS 动力分析| 标签:随机振动实例模型飞机机翼psd|举报|字号订阅 PSD 实例:模型飞机机翼的随机振动 说明: 确定由于施加在机翼根部的Y 向加速度PSD,在模型飞机机翼中造成的位移和应力。假设机翼在Z=0 处固支。 操作指南 1. 清除数据库并读入文件wing. inp 以创建几何模型和网格。

2. 定义材料属性: 弹性模量= 38000 psi 泊松比= 0.3 密度= 1.033E-3/12 lbf-sec2/in4 = 8.6083E-5 3. 施加边界条件。 提示:选择在areas 上施加位移约束,拾取Z=0 处所有的Areas,约束所有自由度。

4. 定义新分析为Model,使用Block Lanczos 方法,抽取和扩展前15 个自然模态。然后求解Current LS。 5. 查看模态形状,如图为前 4 阶振型。

6. 使用所显示的 PSD 谱,执行 PSD Spectrum 分析。 首先定义分析类型为 Spectrum 分析类型为 PSD,使用全部模态,计算单元应力:注意激活“Calculate elem stresses”选项。 7. 在基础上施加指定的 PSD 谱 (注意:确保 PSD 的单位是 G2/Hz)。

施加 Y 向激励 (方法是:在基础节点上施加单位 Y 向位移)。 设置常阻尼比 0.02:

设置有关参数–重力加速度值 注意:响应谱类型选择 Accel (g**2/Hz),否则后面的 PSD 谱应该输入实际加速度值: 定义 PSD 谱表格:

第三章飞行器的运动方程(0901)

第三章飞行器的运动方程 3.1 刚体动力学方程的推导 1.刚体飞行器运动的假设 1)认为飞行器不仅是刚体,而且质量是常数; 2)假设地面为惯性参考系,即假设地面坐标为惯性坐标; 3)忽略地面曲率,视地面为平面; 4)假设重力加速度不随飞行高度而变化; 5)假设机体坐标系的z o x --平面为飞行器对称平面,且飞行器不仅几何外形对称,而且内部质量分布亦对称,惯性积0==zy xy I I 2.旋转坐标系中向量的导数 设活动坐标系b b b z y Ox 具有角速度ω (见图 3.1-1)。向量ω 在此坐标系中的 分量为r q p ,,,即 k r j q i p ++=ω (3.1-1) 其中i 、j 、k 是b x 、b y 、b z 轴的单位向量。 图3.1-1 设有一个可变的向量)(t a ,它在此坐标系中的分量为z y x a a a ,,,即 k a j a i a a z y x ++= (3.1-2) 由上式求向量)(t a 对时间t 的导数: b x ω b y b z O i j k

dt k d a dt j d a dt i d a k dt da j dt da i dt da dt a d z y x z y x +++++= (3.1-3) 从理论力学知,当一个刚体绕定点以角速度ω 旋转时,刚体上任何一点P 的速度为 r dt r d ?=ω (3.1-4) 其中r 是从O 点到P 点的向径。 现在,把单位向量i 看作是活动坐标系中一点P 的向径,于是可得: i dt i d ?=ω (3.1-5) 同理可得: j dt j d ?=ω (3.1-6) k dt k d ?=ω (3.1-7) 将式(3.1-5)、(3.1-6)及(3.1-7)代入式(3.1-3)中,可得: )(k a j a i a k dt da j dt da i dt da dt a d z y x z y x ++?+++=ω (3.1-8) 或写为: a t a dt a d ?+=ωδδ (3.1-9) 其中k dt da j dt da i dt da t a z y x ++=δδ t a δδ 称为在活动坐标系中的“相对导数”,相当于站在此活动坐标系中的观察者所看到的向量a 的变化率。而dt a d 则称为“绝对导数”,相当于站在固定坐标系 中的观察者所看到的向量a 的变化率。例如,若a 是某点的向径,则t a δδ 代表该 点的相对速度(相对于动坐标系),而dt a d 则代表该点的绝对速度。 3.在机体坐标系(活动坐标系)中刚体飞行器质心动力学方程 由牛顿第二定律得:

飞行器制导复习

一、简答题 1. 典型的制导体制有哪些?简述它们的工作原理。 (1)遥控制导 以设在飞行器外部的指控站或制导站,来完成飞行器运动状态的监控,或者进行目标与飞行器相对运动参数的测定,然后引导飞行器飞行的一种制导方式。 (2)自主制导 按照给定弹道生成预定导航命令或预定弹道参数信息,在发射或起飞前装订到无人飞行器的存储装置中,飞行过程中机载敏感装置会不断测量预定参数,并与存储装置中预先装订参数进行比较,一旦出现偏差,便产生导航或导引指令,以操纵飞行器运动,完成飞行任务。这是一种自主导航或制导的方式。 (3)寻的制导 利用电磁波、红外线、激光或可见光等方式测量目标和无人飞行器之间的相对运动信息,由此实时解算出制导命令,从而导引无人飞行器飞向目标的一种方式。 (4)复合制导 复合制导是指在飞行过程中采用两种或多种制导方式。它可分为串联、并联和串并混合三种。串联复合制导就是在不同飞行弹道段上采用几种不同的制导方式;并联复合制导则是在整个飞行过程中或在某段飞行弹道上同时采用几种制导方式;而串并联混合制导就是既有串联复合也有并联复合的混合制导方式。 2.请画出一般飞行控制系统结构原理图,并简述各部分功能。 要实现飞行控制的目的,一般均采用内、外环两重反馈控制回路的控制方法来实现,即在外环回路重点进行导航/制导控制方法的研究,从而达到指令飞行的目的;在内环回路重点进行稳定控制方法的研究,从而实现稳定飞行的目的。 3.导弹质心运动的动力学方程和绕质心运动的动力学方程分别在什么坐标系建立有最简 单的形式?并给出这两个坐标系的定义。

地心惯性坐标系:I I I E Z Y X O ,E O 为坐标原点,地球的质心 ;I X 指向J2000地球平春分点;I Z 垂直于J2000地球平赤道面,指向北为正;E Y 在平赤道面内与EI X 轴、EI Z 轴形成右手旋转坐标系。 发射坐标系G :原点发射点o ,x 轴在发射水平面内指向瞄准方向,y 轴垂直发射水平面指向上方,z 轴构成右手坐标系。 4.大气层内飞行器所受力和力矩分别有哪些?产生控制力和控制力矩的方法有哪些? (1)引力、重力 (2)发动机推力与推力矩 (3)空气动力与气动力矩 (4)控制力与控制力矩 ① 气流控制方式:利用舵面在气流中的偏转来产生控制力和控制力矩的方式,包括燃气舵、空气舵。 ② 推力矢量控制方式:利用改变推力矢量方向来产生控制力和控制力矩的方式,包括摆动发动机、喷管摆动、扰流等。 ③ 直接推力控制方式/RCS :利用发动机直接提供控制力或控制力矩,包括冷喷发动机、可重复使用的液体发动机以及固体发动机组合等 5.简述比例导引的工作原理,说明导航比N 的取值对制导性能的影响。 比例导引法:导弹速度矢量的旋转角速度与目标瞄准线的旋转角速度成比例。 6何谓惯性坐标系?何谓相对坐标系?表达一个三轴坐标系相对于另一个三轴坐标系方向的方法通常有哪几种? 惯系:是指不受外力作用的质点能在其中保持静止或作匀速直线运动的参考系。实际问题中选择某一参考体固连的坐标系为惯性参考系。 相对: 方法:直接投影法、旋转转换法、四元素法 7分析描述飞行器姿态运动常用的参考坐标系之间的关系。 8一般制导导弹包含哪些部件?其寻的制导可以分为哪几种类型? 9一般飞行器在大气层内飞行过程中受哪些力的作用?飞行器所受的几种空气动力的详细定义式什么? 10比例导引中增大有效导航比N 会出现哪些结果? 11画出导弹自动驾驶仪的典型构成。 12简述战略导弹中惯导系统的特点。惯性系统的三个基本元件是什么? 13开普勒三大定律是什么?牛顿三大定律是什么? 14导弹的静稳定性是什么?给出导弹静稳定性的判据。 15写出导弹姿态欧拉动力学方程? 二、名词解释: 1、导航:将运载体从起始点引导到目的地的技术或方法称为导航 2、制导与控制:根据实际运动轨迹与期望运动轨迹的偏差对运载体的运动状

飞机纵向运动控制器设计

飞机纵向运动控制器设计 摘要 阐述了线性二次调节器(LQR)的基本原理和设计方法,以一类通用飞机的非线性纵向模型为研究对象,对其线性化后,应用LQR理论设计了飞机的纵向运动控制器以改善系统的性能。通过分析所设计的控制器的调节性能和抗干扰性能,并进行评估。仿真结果表明,尽管存在参数不确定性,所设计控制器能够满足飞机在复杂飞行条件下的控制要求,具有较强的鲁棒性。 关键字:纵向飞行控制;LQR控制;鲁棒性

CONTROLLER DESIGN FOR AIRCRAFT LONGITUDINAL MOTION ABSTRACT The thesis describes the basic principles and design methods of Linear quadratic regulator(LQR). By taking a nonlinear longitudinal model of a generic aircraft as an example, the thesis performs a linearization for the model, and then the LQR theory is used to design aircraft longitudinal motion controller in order to improve the performance of the system. By analyzing the regulation performance and anti-jamming performance of the feedback system designed, an evaluation is carries out. The simulation results show that in despite of the uncertainty of parameter exists, the designed controller can satisfy the control requirements of aircraft under complex conditions, and it has a good robustness. KEYWORDS: Longitudinal control,LQR control,Robustness

workbench随机振动实例

第N章随机振动案例 下面介绍对一个任意模型加载中国军用标准中振动试验标准所规定的功率密度谱来演示ANSYS WOKBENCH 14.0 机械设模块动力学分析中随机振动分析模块的基本操作过程。 1.5.1案例介绍 本案例主要参考了GJB150.16-1986:《中华人民共和国国家军用标准--军用设备环境试验方法--振动试验》。 其部分内容如下: “本标准规定了军用设备振动试验方法,是制订军用设备技术条件或产品标准等技术文件的相应部分的基础和选则依据”。 根据标准第2.3.1条规定,“作为固紧货物的设备通过陆地、海上或空中运输时都将遇到这种环境。 陆上运输环境比海上或空中更为严重,而且所有海上或空中运输的前后都将包括陆上运输,因此以陆上运输来作为基本运输环境。 陆上运输环境包括公路运输和铁路运输,而公路运输比铁路运输更为严重因此以公路运输来作为运输环境。 公路运输的环境是一种宽带振动,它是由于车体的支撑、结构与路面平度的综合作用产生的。设备的运输一般是指从制造厂到用户以及用户之间所经受的典型环境。这些运输科分为两个阶段,公路运输和野战任务运输 野战任务运输通常是由双轮拖车,2.5~10T的卡车,半拖车和(或)履带车来完成,典型举例是500KM。路面条件差,在战斗环境下将经历恶劣的路面和原始地形”。 由于野战运输环境下的功率密度谱的振动更强,故笔者选用了标准中规定了第一类设备在“基本运输环境”中第98,99页“双轮拖车环境”的功率密度谱。 本次通过使用军用标准中激励相对较强的功率密度谱进行分析,可以体现较为严格的环境从而更完整的展示结构在随机振动激励下的各种响应情况。 1.5.2启动Workbench并建立分析项目 (1) 打开ANSYS WORKBENCH 14.0,并双击Toolbox(工具箱)→Analysis System(分析系统)→Model(模态分析),如图-1所示。 (2)单击Random Vibration(随机震动)模块,按住鼠标并将其拖动到项目管理区分析项目A6 Solution(分析)中。如图-2所示。 这样模态分析结果会作为随机振动分析的条件,两个分析数据也会互相连接共用。操作完毕后会如图-3所示。

随机结构激励模型及随机振动反应分析

随机结构激励模型及随机振动反应分析 结构在服役期间,必将受到各种荷载的作用。对于建筑结构,在服役期间不可避免的会受到风力的作用,而且甚至会受到地震的作用;海洋上的结构,如海上风力发电高塔,海洋平台等,会受到海洋波浪的作用;行驶在路面上的车辆,由于路面的不平顺使得车辆受到动力作用;飞机在飞行中由于大气的自由流动也会受到扰动。这些作用在结构上的荷载,不仅随着时间发生变化,而且具有明显的随机性。而对于随机动力荷载下结构响应的问题,确定性的动力分析无法考虑随机性,随机振动理论应运而生。 随机振动的物理数学基础早在30年代已基本奠定。1827年Brown对悬浮在水中微小花粉粒子杂乱运动的观察,为最早的系统对随机激励响应的实验研究。19世纪后期Maxwell和Boltzmann用统计方法描述系统可能状态和达到的概率,但没有考虑统计随时间的演化。1919年Rayleigh用“随机振动”一词描述一等价于平面随机行走的声学问题。用随机方法研究动力学行为始于1905年,Ein stein从理论上解释了Brown运动,1915年Smoluchowski扩展了Einstein的结果并进行实验研究。1908年Langevin导出含有随机项的微分方程,成为随机微分方程的第一个例子,Fokker于1915年、Plank于1917年、Колмогоров于1931年、伊藤于1946年都对随机微分方程的研究作出贡献。1933年Андронов等应用随机微分方程讨论随机扰动下一般动力系统的运动。1920年Taylor引入相关函数概念,Wiener于1930年和Хинчин于1934年分别建立了谱的理论,这些数学工具首先应用于通讯和控制系统而不是结构和机械的强度分析,因为工程技术尚无此要求。随机振动的研究始于50年代中期。由于喷气和火箭技术的发展在航空和航天工程中提出一系列问题,如大气湍流引起的飞机颤振,喷气噪音导致的飞行器表面结构声疲劳,传动系统中滚动件不光滑而啮合不完善的损伤积累,火箭推进中运载工具有效负载可靠性等,都促使研究者运用已有数学工具,并借鉴这些工具在通讯等学科中的应用以解决面临的工程问题。Miles于1954年和Powell于1955年分别研究了飞行器结构颤振损伤积累的时间无规和空间涨落。1955年Morrow和Muchmore把谱分析引进随机振动并建立了结构随机响应等基本概念。1957年Erigen研究了连续体的随机振动并讨论振型相关性。1958年Crandall主编《随机振动》的出版标志着随机振动这一振动力学分支的诞生。60年代以来,随机振动在应用和理论方面都发展迅速。振动测试技术是随机振动应用的前提。在70年代之前基本采用模拟式仪器。由于计算机技术的迅速发展及1965年Cooley和Tukky发明快速Fourier变换算法,70年代以来数字式测试设

飞行器坐标

飞行器空间坐标修正 摘要 随着科技的快速发展,人们追求着精益求精。毋庸置疑,精确度问题成了热点问题。特别,高精度要求的航空航天领域对精度的研究更是有很重要的理论意义和应用价值。本题的目的是利用数学的方法对飞行器的测量数据进行坐标修正,使得飞行器的空间坐标位置更加精确。 针对问题一,主要产生误差的原因是电子仪器的精度和噪声干扰等。由于仪器精读造成的误差无法消除,在这里我们只考虑噪声的干扰,可以采用迭代均值法,卡尔曼滤波器模型对坐标数据进行了误差修正。 针对问题二,飞行器坐标在长时间的飞行中,坐标数据的观测值由于误差的累积发生漂移。通过问题一的修正后的数据,采用vx,vy的坐标变换法,对(vx,vy,vh)进行变换并将它与所测数据进行比较,并进行数据融合对数据进行第二次修正。 针对问题三,我们选择的具体飞行器为无人机。由飞行器运动方程,推导出斜距与飞行状态之间的关系。在根据所测数据,利用kalman滤波方法可得斜距估计。根据实际值、最优估计值和GPS推算值进行数据融合,对空间坐标修正。在将结果进行无人机仿真表明,使用此模型可以是无人机的空间坐标位置得到很好的修正,位置更精确。 关键词:迭代均值法 kalman滤波坐标变换法飞行器运动方程数据融合 一.问题的重述 随着科学技术的高速发展,飞行器得到越来越广泛的运用,而飞行器的导航精度问题一直是航空航天领域研究的重要课题,惯性导航系统是一种不依赖于任何外部信息的自主式导航系统,在航空航天领域起着越来越重要的作用。由于其系统结构误差、惯性测量部件误差、标度系数误差等因素的影响,惯性导航系统的积累误差随着时间的推移而逐渐增大,这一问题严重影响到航空航天技术的发展。目前关于定位精度的研究成果主要是从物理技术(例如红外测距)方面来提高定位的精度,近年来,围绕定位坐标精度问题的相关研究也渐渐展开。因此进一步研究飞行器空间坐标修正方法有重要的理论意义和应用价值。本题的目标是利用数学的方法对飞行器的误差进行修正,并利用结果进行飞行器的仿真。 附录表一中给出的数据是飞行器的空间位置坐标以及其在空间的速度,还有飞行器与观测站之间的偏向角和俯仰角。其中除了观测站的位置坐标(0,0,0)是准确,其余的数据均有一定的误差,请对给出的数据进行以下三项工作: 1.飞行器坐标的数据为观测值,由于电子仪器的精度和噪声干扰等,含有一定的误差波动,建立数学模型对飞行器坐标观测值的随机波动误差进行修正。 2.由于观测数据的仪器误差,飞行器坐标在长时间的飞行中,坐标数据的观测值由于误差的累积发生漂移,建立数学模型,对飞行器的坐标的这种误差进行修正。(提示:在短时间内,可以视为飞行器坐标含有一定的常量误差,或者飞行器的这种误差是线性变化的)。 3.结合具体的飞行器给出误差修正方案。

随机振动分析实例

ANSYS动力分析(18) -随机振动分析-实例(1) 2010-09-26 07:41:23|分类:ANSYS动力分析| 标签:随机振动实例模型飞机机翼psd|举报|字号订阅 PSD实例:模型飞机机翼的随机振动 说明: 确定由于施加在机翼根部的Y 向加速度PSD,在模型飞机机翼中造成的位移和应力。假设机翼在Z=0处固支。 操作指南 1. 清除数据库并读入文件wing.inp 以创建几何模型和网格。

2. 定义材料属性: 弹性模量= 38000psi 泊松比=0.3 密度= 1.033E-3/12lbf-sec2/in4 =8.6083E-5 3. 施加边界条件。 提示:选择在areas上施加位移约束,拾取Z=0 处所有的Areas,约束所有自由度。

4. 定义新分析为Model,使用Block Lanczos 方法,抽取和扩展前15 个自然模态。然后求解Current LS。 5. 查看模态形状,如图为前 4 阶振型。

6. 使用所显示的 PSD 谱,执行 PSD Spectrum分析。 首先定义分析类型为Spectrum 分析类型为 PSD,使用全部模态,计算单元应力:注意激活“Calculate elem stresses”选项。

7.在基础上施加指定的PSD 谱(注意:确保 PSD 的单位是 G 2/Hz)。 施加 Y 向激励 (方法是:在基础节点上施加单位 Y 向位移)。

设置常阻尼比 0.02: 设置有关参数–重力加速度值 注意:响应谱类型选择 Accel (g**2/Hz),否则后面的 PSD 谱应该输入实际加速度值:

ansys分析随机振动

Random Vibration Analysis with ANSYS and Verification By Ye Zhou May 2002

Table of Contents 1I NTRODUCTION TO R ANDOM V IBRATION (3) 1.1Failure Modes in Random Vibration (3) 1.2Random Vibration Input Curve and Units (3) 1.3Normal Distribution Curve (4) 1.4PSD for Fatigue Calculation (5) 2F ORMULATION (6) 2.1Steinberg formulation [1. 9.16]: (6) 2.2Thomson formulation [2. 10.3]: (7) 2.3Newland formulation [4. 7]: (7) 3ANSYS P ROCEDURES (8) 4R EFERENCES (10) 5A PPENDIX –ANSYS PSD I NPUT/O UTPUT F ILE (11) 5.1Input File (11) 5.2Output File (13) List of Figures Figure 1 Typical white noise curve with a constant input power spectral density (PSD) (4) Figure 2 Sample 1-DOF model (6) Figure 3 ANSYS calculated output PSD (8) List of Tables Table 1 Type of spectral densities (4) Table 2 Safety index/sigma values used in building codes (6) Table 3 ANSYS results verification (9) Table 4 ANSYS PSD result load steps (9)

相关文档
最新文档