二元机翼非线性颤振系统的若干分析方法
基于参数不确定性的机翼颤振风险评定
基于参数不确定性的机翼颤振风险评定
李毅;杨智春
【期刊名称】《西北工业大学学报》
【年(卷),期】2010(028)003
【摘要】随着飞机设计的发展,结构非线性颤振问题越来越突出,为了准确评价系统的颤振稳定性,不但要采用非线性颤振计算模型,同时还必须考虑模型中参数的不确定性,面对这些具有随机分布的参数,传统的确定性颤振分析方法已不能胜任;为了探索一套新的,且适合研究非线性和不确定性相互耦合的颤振计算分析方法,文中选取具有非线性扭转刚度的二元机翼颤振系统为研究对象,将概率统计学中的蒙特卡罗方法和核密度估计法结合确定性颤振分析,开展不确定性量化工作,并得到给定速度下系统发生颤振的概率,进而对系统的颤振风险进行评定.并给出算例中非线性扭转刚度表现为软弹簧特性时,不同速度下发生颤振的概率,从而说明系统在不同速度下的颤振风险.
【总页数】6页(P458-463)
【作者】李毅;杨智春
【作者单位】西北工业大学,航空学院,陕西,西安,710072;西北工业大学,航空学院,陕西,西安,710072
【正文语种】中文
【中图分类】V211.47
【相关文献】
1.折叠机翼的参数化气动弹性建模与颤振分析 [J], 倪迎鸽;侯赤;万小朋;赵美英
2.结构参数对机翼非线性颤振系统混沌运动特性的影响 [J], 张惠;杨智春;张新平;周建;谷迎松
3.考虑结构参数不确定性的概率颤振分析 [J], 闫国良;杨光猛;万小朋
4.四类典型设计参数对机翼/外挂颤振特性的影响分析 [J], 李元栋;张新平;谷迎松
5.基于机翼颤振风洞试验模型的地面颤振模拟试验验证 [J], 宋巧治;王彬文;李晓东因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
第九讲机床颤振的非线性理论[52页]
![第九讲机床颤振的非线性理论[52页]](https://img.taocdn.com/s3/m/f3da4ff6f71fb7360b4c2e3f5727a5e9856a2771.png)
2
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• 给定机床动态参数,可求解
自激振动的振幅和频率
a a 0 f1(N,
)
p
a f2(N,
)
p
现代制造技术基础理论
三维不稳定性图
现代制造技术基础理论
WS稳定性图和AW稳定性图
• 软激励和硬激励: • 稳定区域； • 不稳定性区域： • 条件稳定区域
现代制造技术基础理论
非线性模型的特征
(t
)
1
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B)
c
x0
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• 非线性:阻尼系数和刚度系数均随振幅变化
• 利用谐波平衡法:稳定解满足（稳定性条件）
h ap ks zc B 0
a k z 2 2
2A / k 0
0
p sc 0
• A、B都与 a0 和β有关，而后者又和ω和N有关
• 当振幅小、刀刃不离开工件时，为线性微分方程的稳定解， 可 解出临界切削宽度和颤振频率
• B’的下降(即切削过程的负阻尼 的减小)，必将起到稳定振幅和 抑制颤振继续增长的作用。
现代制造技术基础理论
4.各种因素对稳定性振幅的影响
(1)切削宽度或切削深度 ap
AW稳定性图 (2)切削厚度 s0 • 比例尺
• 只有当振幅增大到刀刃的部分轨迹脱离 工件材料以后，它才有可能被稳定住， 而s0 愈大，刀刃轨迹愈不容易脱离工件 ，则振幅愈难被稳定住。因此不难理解 ，稳定振幅会随着 s0 ，即随着走刀量的 增加而上升。
切削过程分类 • 稳定过程 • 不稳定过程 • 有限振幅不稳定性
飞机操纵面间隙非线性对颤振特性的影响
飞机操纵面间隙非线性对颤振特性的影响
陈识;李秋彦;谭光辉
【期刊名称】《应用数学和力学》
【年(卷),期】2014(0)S1
【摘要】针对含操纵系统间隙的飞机操纵面进行了振动及颤振特性研究。
在飞机GVT试验中,对含间隙的副翼采用渐进加力和施加预载两种方式进行旋转模态测试;然后采用等效线性化方法对试验结果进行模拟,并利用Zaero软件分析其颤振特性。
研究结果表明GVT结果与FEM模型分析有较好的一致性,由于间隙非线性的存在,导致副翼旋转频率降低,并且在分析颤振特性时发现预载荷对颤振速度有很大影响。
【总页数】5页(P90-94)
【关键词】间隙非线性;旋转模态;颤振;GVT试验;预载
【作者】陈识;李秋彦;谭光辉
【作者单位】成都飞机设计研究所
【正文语种】中文
【中图分类】O322
【相关文献】
1.一种飞机操纵面驼峰型颤振随高度变化特性研究 [J], 王海刚;周铮
2.带结构刚度非线性的全动操纵面跨音速颤振特性研究 [J], 牟让科
3.基于地面共振试验的操纵面间隙非线性颤振分析方法 [J], 陈文;窦忠谦;何俊;章
俊杰
4.大型飞机操纵面极限环颤振特性研究 [J], 吕继航;罗琳胤
5.某型飞机操纵面间隙非线性颤振时域分析 [J], 章飞;程芳
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带间隙非线性的机翼操纵面颤振特性研究
带间隙非线性的机翼操纵面颤振特性研究
张易明;何绪飞;艾剑良
【期刊名称】《振动与冲击》
【年(卷),期】2022(41)19
【摘要】针对大型民用飞机复杂机翼-副翼系统,利用双协调动态子结构法建立了缩比三维机翼-副翼带间隙操纵面颤振分析模型,得到非线性气动弹性方程,并分别在频域及时域内建立了求解方法:在频域内,利用谐波平衡法进行求解,通过引入间隙刚度的描述函数及相对舵偏振幅,建立了可利用V-g法进行颤振计算的方案;在时域内,利用有理函数拟合和时域推进法进行数值仿真,得到了与频域法结果相吻合的操纵面颤振极限环振荡特性规律。
对三维矩形机翼模型开展风洞试验,揭示了间隙对操纵面颤振特性间的影响:间隙非线性使系统出现极限环振荡并使系统振荡发散风速明显降低。
【总页数】9页(P207-215)
【作者】张易明;何绪飞;艾剑良
【作者单位】复旦大学航空航天系
【正文语种】中文
【中图分类】V225
【相关文献】
1.外挂物、副翼操纵刚度对机翼颤振特性的影响
2.基于地面共振试验的操纵面间隙非线性颤振分析方法
3.某型飞机操纵面间隙非线性颤振时域分析
4.飞机操纵面间隙非线性对颤振特性的影响
5.操纵面间隙非线性颤振研究
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超音速流中结构非线性二元机翼的复杂响应研究
了二元机 翼 在 不 同参 数 下 的混 沌 运 动 ， 采用 一 种 二 并 步近 似分 析方 法揭示 了混 沌运 动 产生 的机 理 。Ｙ ｎ ａｇＹ Ｒ 应 用 Ｋ Ｍ 方法 的一 次 、 次 近似 理 论 研 究 了 机翼 Ｂ 二 外挂 系统 以及 三 角机 翼 两 种 模 型 的极 限 环 颤 振 ， 与 并 实验 结果 进行 了 比较 。Ｙ ｎ ａｇＹ Ｒ和 Ｚ ａ 研 究 了 ｈｏＬＣ 三元机翼外挂系统的次谐响应现象并利用等效线性方 法研 究 了 系 统 的 极 限环 颤 振 。Ｄ ｎ— ｙｎＫｍ ａｄＩ ｏｇＨ ｕ ｉ ｎ ｎ Ｌｅ５研究 了跨 音 速 和 低 超 音 速 流 中二 元 机 翼 在 两 个 ｅｌ 自由度 方 向上 均 具 有 间 隙 非 线 性 的 气 动 弹 性 响 应 问 题 。Ｌｖ ｉ ｅｅ ｌ 等利 用 活 塞理 论 研 究 了超 音 ｉｕＬｂ ｓｕ６ ｉ ｒ 速 流 中具 有 结 构 和 气 动 非 线 性 二 元 机 翼 的稳 定 性 问 题 ， 出 了系统 颤 振 速 度 的 解 析 表达 式 及稳 定 性 判 据 给 的李雅普 诺 夫 函数 。本 文采 用 一 阶近 似 活 塞理 论 计算 作 用在 具有 沉浮 一 仰 二 自由度 机翼 上 的非定 常 气 动 俯 力， 建立 了带 有 立 方 非线 性俯 仰 刚度 的气 动 弹性 系 统 运 动微 分方 程 ， 究 了 系 统 在 特定 参 数 下 的极 限 环 颤 研
摘 要 ：基于活塞理论计算作用在二元机翼上的气动力， 采用拉格朗日方程建立系统的运动微分方程。通过平衡
点 的 Ｊｃｂ 矩阵的特征方程求 出了系统的 Ｈ ｐ 分叉点 ， 究了带有立方 非线性俯 仰刚度 二 自由度 机翼 系统在典 型参数 ａｏｉ ｏｆ 研
高超音速二元机翼的颤振响应研究
高超音速二元机翼的颤振响应研究叶欣;陈予恕【摘要】在飞机结构设计中，非线性因素不可避免。
本文以高超音速流下的，在俯仰自由度上含有立方非线性刚度的二元机翼为研究对象，采用平均法及颤振理论研究了超高速飞机机翼的非线性动力学行为，并通过数值计算验证了理论计算的正确性，给出了对比分析结果。
%Non-linear factors cannot be avoided in the design of aircraft structures.In this paper,a two-degree-of-freedom airfoil and cubic stiffness nonlinearities in pitching degree-of-freedom operating in supersonic flight speed regimes has been analyzed.The averaging method and the theory of flutter were used to analyze the nonlin-ear dynamic system of the dualistic airfoil in the supersonic flow.Then the correctness of the theoretical calcula-tion was verified by numerical calculation,and the analysis result was given.【期刊名称】《动力学与控制学报》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】4页(P201-204)【关键词】高超音速;非线性;二元机翼;平均法【作者】叶欣;陈予恕【作者单位】中国航天科工集团第九总体设计部，武汉 430040;哈尔滨工业大学航天学院，哈尔滨 150001【正文语种】中文随着我国高超声速飞行器的迅速发展，飞行器气动弹性设计越来越受到关注．对于一定结构的弹性体，其空气动力将会随着气流流速的增加而增加，而结构的弹性刚度却与气流的速度无关，所以存在一定的临界风速，在这种速度下结构是不稳定的［1］．从稳定性这个角度出发，将这种不稳定性可区分为静不稳定性和动不稳定性，前者主要指扭转变形，后者主要指颤振．传统的气动弹性分析主要在频率域内进行［2］．Theodorson运用非定常理论导出了在不可压缩流中作简谐运动的二元平板的气动力表达式，后人结合V－G法、P－K法等颤振分析方法，广泛地用于低速气动弹性问题的计算和分析，基于线化理论的升力面方法也被广泛地用来计算机翼作简谐运动的频域气动力［3］．频域方法的优点是可以方便地与传统控制理论相结合，能够给出系统整体特性的描述，并且计算量少．缺点是由于运用了很多的线性化假设，很难处理跨音速、高超音速、大攻角等含有强气动力非线性系统的大变形、间隙、摩擦等结构非线性的气动弹性问题［4，5］．随着计算机性能的大幅提高，系统的时域仿真技术被广泛地用于气动弹性的响应模拟［6］．由于时域气动弹性的建模比较方便，相对于频域而言更容易实现结构模块、气动模块(气动力求解)和控制模块的结合，时域方法已经成为解决非线性气动弹性的主流方法［7，8］．本章所用的模型是具有两个自由度，弦长为2b、宽度为一个单位长度的二元翼段．两个自由度分别是:机翼刚心的垂直位移h，机翼绕刚心的转角α．翼段分别由一个线弹簧和一个盘旋弹簧连接在刚心E点，其中俯仰方向的盘旋弹簧带有立方非线性刚度．如图1所示，E点在翼弦中点后εb处，重心到弹性轴的距离以xαb表示．运用拉格朗日方程［7］可以得到系统的无量纲方程为:取: χα =0．25=0．25 =1/2忽略ε的二次项，于是可以得到系统的典则方程:通过平均法求解，可以得到标准方程:对方程(3)采用K－B变换:要求新的变量yk，ϑk的导数为其中 Y k，Zk 不显含 t ，Uk，Vk，和为以2π 为周期的周期函数．只考虑ε的一次项，经计算可以得到系统的定常解方程:连立式(6)、(7)，于是可以得到:从理论上分析系统的共振响应特性，采用分析参数如下:将参数代入式(8)，可以分别得到系统沉浮自由度以及俯仰自由度的共振响应随速度的变化曲线，图2显示的是当无量纲速度V在区间15＜V＜65上时，系统的主共振响应随V的变化关系曲线．从图中可知:振幅A从V=18开始一直随V增大而增加，至V=48时，此时沉浮自由度幅值与俯仰自由度幅值同时出现峰值，幅值分别为0．26，0．41，随后逐渐减小，并出现了多值现象．采用数值计算方法分析系统颤振幅值与速度的相关特性，如图3、图4所示．对比理论和数值模拟的颤振曲线，可以得到以下分析结果:(1)理论计算的沉浮自由度最大幅值0．26比数值模拟的最大幅值0．273偏小;俯仰自由度最大幅值0．41比数值模拟的最大幅值0．4384偏小，但基本接近．(2)数值模拟振幅在无量纲速度达到53．34时，突然下降至0，而不再进行颤振，而理论结果则在无量纲速度经过48后，开始逐渐减小．(3)结合反向计算模拟的变化曲线很好的反应了解析结果的多值现象，但幅值的跳跃点还是有一定的差异．(4)平均法计算的共振响应随速度的变化曲线与数值模拟的结果从定性和定量的角度都吻合得较好．本文以高超音速为来流的环境下，在俯仰自由度带有非线性立方刚度的二元机翼为模型，主要研究了系统的颤振问题．分别运用平均法及数值计算求得了系统的共振响应随速度的关系曲线，对比结果表明理论与数值计算结果吻合得较好，系统颤振幅值与颤振区间基本相符．运用平均法理论得到的解析结果还可以作解的稳定性分析，从而更好的解释系统的非线性特性，本文的结论可以为高超音速机翼的动力学分析提供一定的理论依据．2014－06－19 收到第 1 稿，2014－07－22 收到修改稿．【相关文献】1 Librescu L，Chiocchia G，Marzocca P．Impliactions of cubic physical/aerodynamic non－linearties on the character of the flutter instability boundary．International Journal of Non-Linear Mechanics，2003，38:173 ～1992 Bae J S，Lee I．Limit cycle oscillation of missile control fin with structural non－linearity．Journal of Sound and Vibration，2004，269:669 ～6873 Abbas L K，Chen Q，O’Donnell K，Valentine D，Marzocca P．Numerical studies of a non－linear aeroelastic system with plunging and pitching freeplays insupersonic/hypersonic regimes．Aerospace Science and Technology，2007，11:405～418 4 Guo X Y，Mei C H．Application of aeroelastic modes on nonlinear supersonic panel flutter at elevated temperatures．Computers and Structures，2006，84:1619 ～16285 Bi Q S．Chaos crisis in coupled Duffing’s systems with initial phase difference．Physics Letters A，2007，369:418～4316 Librescu L，Chiocchia G．Implications of cubic physical/aerodynamic non－linearities on the charater of the flutter instability boundary．International Journal of Non-Linear Mechanics，2003，38:173～199† Corresponding author E－mail:yexinfeng@163．com。
高超声速机翼非线性颤振特性分析
高超声速机翼非线性颤振特性分析
罗青;李东旭;聂海涛;周毅;张一名
【期刊名称】《噪声与振动控制》
【年(卷),期】2012(032)003
【摘要】采用3阶修正活塞理论推导二元高超声速机翼的非线性气动弹性动力学方程.选取几组系统参数,分别通过求取系统特征值,得到线性颤振速度.以及在考虑非线性效应时,分析系统在不同流速下的动力学响应特性.数值仿真的结果表明系统的非线性效应可以延迟或提前极限环振荡的产生.
【总页数】6页(P29-33,71)
【作者】罗青;李东旭;聂海涛;周毅;张一名
【作者单位】国防科技大学航天与材料工程学院,长沙410073;国防科技大学航天与材料工程学院,长沙410073;中国一航成都飞机设计研究所,成都610041;中国一航成都飞机设计研究所,成都610041;中国一航成都飞机设计研究所,成都610041【正文语种】中文
【中图分类】O322
【相关文献】
1.高超声速飞行器机翼颤振主动控制系统 [J], 高逦;孙鹏;矫丽颖;王逸帆
2.高超声速飞行器机翼的颤振损伤特性分析 [J], 张晓辉;王玉惠;秦晅;吴庆宪
3.基于模糊自适应的高超声速机翼颤振的主动控制 [J], 常勇;王玉惠;卢广山;姜长生
4.高超声速二元机翼迟滞非线性热颤振 [J], 钮耀斌;王中伟
5.具有迟滞非线性的高超声速机翼颤振分析 [J], 方明霞
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超音速结构非线性翼型的颤振分析
中图法分类号
Ｖ １．１ 文献标识码 ２ ２１ ；
Ａ
机翼颤振是 一种 自激振 动 ， 现象 的研究 对于 颤振 飞行器 的设 计和制造有 着重要 的意 义 。文献 ［］ １针对 在外挂 上带 有初 偏 间隙型 非线 性 刚度 的二元 机翼 带 外挂 系统 的极 限环 颤振 。进 行Ｋ Ｍ法二 次 渐进 的等 Ｂ 效线 化分 析 ； 献 ［ ］ 文 ２ 用描述 函数法 研究 了机翼 颤振
⑥
２ ０ Ｓ ｉＴ ｃ ． ｎ ｎ ． ０ ７ ｃ． ｅｈ Ｅ ｇｇ
航 空航 天
超音速结构非线性翼型的颤振分析
陈 香 杨 翊 仁
（ 西南交通大学应用力学与工程系 。 成都 ６ ０ ３ ） １０ １
摘 要
对超音速流速 中的结构非线性二元机翼进行颤振分析。通过对线化系统在零 平衡点的特征值分析得到该系统 的Ｈｏｆ ｐ
Ⅱ
Ｏｏ ２ ．ｏ ８
Ｂｌ ＝ Ｏ．ｏ ２ Ｏ０ Ｏ． ５ ｏｏ ７
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振 第 ３ 第 ３期 ０卷
动
与
冲
击
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩ ＢＲＡＴ ＯＮ ＡＮＤ Ｓ Ｉ ＨＯＣＫ
二 元 机 翼 非 线 性 颤 振 系统 的 若 干 分 析 方 法
陈衍茂 刘济科 孟 ， ，
２ ．中 山 大 学 力 学 系 ， 州 广
光
２０ ２ ； ０ ０４
（ ．上 海 交通 大学 机 械 系 统 与振 动 国 家重 点 实 验 室 ， 海 １ 上
理 论上 还是工 程实 际方 面都具有 重要 意义 。
中 图分 类 号 ：Ｖ １． ２５３ 文献 标 识 码 ：Ａ
Ａ ｎ ｌ ｓｓｍ ｅ ｈｏ ｓ ｆ ｒ ｎ ｎｌ ａ ｕｔｅ ｆａ ｔ ａ ｙ ｉ ｔ ｄ ｏ ｏ ｉ ｎｅ ｒ ｆ ｔ ｒ ｏ ｗｏ－ ｍ ｅ ｓｏ ｌａ ｒ ｏ ｌ ｅ ｉ ｗ ｌ ｄｉ ｎ ｉ ｎａ ｉｆ ｉ ：ａ ｒ ｖ ｅ
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颤 振是一 种 复杂的 自激 振 动 ， 它是 由于空 气 动力 、 弹性力 和惯性 力 的相互作 用 而 引起 的一 种 动不 稳 定现 象， 是气 动 弹性 力学 这 门跨越 了结构 力 学 、 空气 动 力学 和振动 理论 的交叉学 科 中最 主要 的问题 之 一 。在 飞
的研制 工作 都要 为 “ 颤 振关 ” 花 费大 量 的 人 力 、 过 而 物
Ｃ ＨＥＮ ａ — ０ Ｙ ｈ ｍ
一ｅ ＭＥＮＧ ａ ｇ Ｇｕ ｎ
（ ．Ｓ ｔ Ｋ ｙＬ ｂ ｒｔ ｙｏ Ｍ ｃ ａ ｉ ｌ ｙ ｔ ｎ ｉｒ ｉ ， ｈ ｎ ｈ ｉ ｉ ｔ ｇ Ｕ ｉｅｓ ｙ Ｓ ａ ｇ ａ ２ ０ ４ ， ｈｎ ； １ ｔ ｅ ｅ ａ ｏａ ｒ ｆ ｅ ｈ ｎｃ ｓ ｍ ａ ｄＶ ｂａ ｏ Ｓ ａ ｇ ａ Ｊ ｏ ｎ ｎｖ ｒ ｔ ， ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ２ ０ Ｃ ｉ ａ ｏ ａＳ ｅ ｔｎ ａｏ ｉ ａ ２ ｅ ａ ｍ ｎ ｏ Ｍｅ ｈ ｎｃ１ ２ ５ Ｃ ｉａ ．Ｄ ｐ ｒ ｅ ｔ ｆ ｃ ａ ｉ Ｓ ｎ Ｙ ｔ ｅ ｎｖ ｓ ｙ Ｇ ａ ｇ ｈ ｕ５ ７ ， ｈｎ ） ｔ ｓ ｓ ｅｉ ０
５０ ７ ） １２５
摘 要 ：颤振是气动弹性力学研究最重要的问题之一。综述了亚音速条件下二元机翼非线性颤振研究的若干分
析 方法 。 目前 ， 于二 元 机 翼 的 非 线 性 颤 振 分 析采 用 的定 性 方 法 主 要 是 常 微 分 方 程 定 性 理 论 ， 量 方 法 则 有 等 效 线 性 化 基 定 法 、 述 函 数 法 、 波 平 衡 法 以 及摄 动法 等 。对 所 提 及 的方 法 做 了 简 要 的 评述 和 比较 ， 出 了进 一 步研 究 的 问题 。 描 谐 指 关键 词 ：机 翼 ； 线 性 颤 振 ； 析 方 法 非 分
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｂａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｎ ｎ ｉ ａ ｕ ｔｒｍｏ ｅ ｆａ ｔ ・ ｍｅ ｓｏ ｌａ ｒｏｌ ｅ ｅ ａ ａｉ ｔｖ ｎ ／ｏ ｕ ｎｔ ａｉｅ ｓｒ ｃ ： ｓ ｄ ｏ ｈ ｏ ｌ ｎｅ ｒｆ ｔｅ ｄ ｌｏ ｗｏ ｄｉ ｎ ｉｎａ ｉ ｉ ，ｓ ｖ ｒ ｌｑｕ ｌｔ ｉｅ ａ ｄ ｒｑ ａ ｉ ｔｖ ｌ ｆ ａ ｔ
力和财 力 ， 时 甚 至 因没有 可 行 的方 案 而 不 得 不 修 改 有 技 、 术要求 。 因此 ， 线性 颤振 既 是 科技 发 展带 来 的 战 非 迫切需 要解 决 的 实 际工 程 问 题 ， 属 于 复 杂 系 统 响应 又 这 类前 沿科学 问题 ， 对其 进行 系 统深 入研 究 ， 论在 无