自由漂浮柔性机械臂系统的动力学建模与仿真

动量矩守恒约束使自由漂浮柔性机械臂系统成为非完整系统,其动力学模型通常是难以求解的微分—代数方程,因此提出将机械臂系统等效为一个完整系统进行建模。假设载体存在姿态控制力矩,此时由于不存在动量矩守恒约束,系统变成一个完整系统,采用Lagrange方法建立其动力学方程;令方程中载体的姿态控制力矩为零,即得到自由漂浮机械臂系统的动力学方程;采用数值方法求解动力学方程,并将动力学分析的结果与ADAMS中仿真的结果进行对比,验证了模型能够有效模拟自由漂浮柔性机械臂系统的动力学特性。     

月壤参数对月面着陆气囊缓冲性能的影响

为研究月壤参数对气囊缓冲性能的影响,根据“嫦娥三号”的着陆工况设计了月面着陆气囊,并基于可压溃泡沫模型建立了考虑月壤特性的气囊缓冲动力学模型。对不同月壤下气囊的缓冲过程进行分析,发现月壤越软有效载荷冲击加速度越小,但气囊会陷入月壤中,不利于对外排气,影响其缓冲效果。因此,采用气囊峰值压力、有效载荷最大加速度和最大下落高度3个指标对气囊缓冲性能进行综合评价,定量研究了月壤参数的影响规律。结果表明:月壤密度、剪切模量及屈服参数a₀和a₁对缓冲性能的影响较大,且对前两个指标为正影响,对后一个指标为负影响。进一步研究发现,这4个月壤参数与3个缓冲性能指标之间〖BHDWG8,WK10YQ,DK1*2,WK1*2D〗〖XCZX.TIF;%129%129〗听语音 聊科研与作者互动 均为指数函数关系。     

多旋翼无人机减振分析与实验

针对多旋翼无人机机身系统振动过大导致飞行状态不稳的问题,基于有限元仿真技术与实验方法,进行了减振分析。通过频率分析,确定系统振动过大的原因为固有频率与激励频率耦合导致的共振现象,且共振频点的模态振型包含一阶挥舞、一阶摆振和二阶摆振振型。提出了优化机身壳体截面形状的设计方案,在不增加额外质量的情况下,将一阶挥舞、一阶摆振和二阶摆振振型对应的频点分别提高37.23%、22.47%和18.43%,有效规避了机身共振现象。仿真实验证明,提出的有限元仿真与实验结合的减振分析思〖BHDWG8,WK10YQ,DK1*2,WK1*2D〗〖XCMWL.TIF;%129%129〗听语音 聊科研与作者互动 路及优化设计方法,可为旋翼无人机减振设计提供参考依据。     

基于Davenport风速谱的火箭及其发射平台风致响应分析

基于Davenport风速谱,采用M.Shinozuka法计算得到了三种不同基本风速下火箭芯级和助推器不同站点的风荷载时程样本,并调用MSC.Nastran软件对火箭及发射平台进行了瞬态响应分析,得到了停靠时不同基本风速下火箭及发射平台的位移响应。随着高度的增加,火箭芯级上各点的位移响应随之增加;不同基本风速下同一节点的最大位移之比约等于不同基本风速的平方之比。同时在脐带塔上设计了一个横拉减载结构,相同基本风速下的火箭位移响应明显减小,火箭及发射平台的抗风能力得到提高,对工程实际有较大的参考价值。     

箭(弹)级间螺栓法兰连接结构冲击失效实验与数值仿真

基于火箭(导弹)级间螺栓法兰连接结构,简化设计并制作了一组原理性实验件,利用ABAQUS软件建立有限元模型,设计并进行了多次落锤冲击失效实验,其中包括轴向和横向两种工况,考虑了螺栓均布与非均布、螺栓直径和螺栓-栓孔间隙等不同结构特点。实验过程中采集了螺栓力时程响应数据、柱段关键点应变时程响应数据、锤头冲击力和冲击速度及连接界面开缝位移等多组数据。根据实验效果和实测数据,分析了连接结构冲击失效机理,并对比验证发现有限元模型数值模拟效果和精度与实验结果吻合较好。研究结论可为箭(弹)级间连接结构抗冲击设计提供参考。     

两种捆绑火箭弹性振动建模方法对比分析及其对姿控系统的影响

针对长助推和短助推两种类型捆绑火箭的不同模态特点,分析了两者弹性振动建模方法的区别和联系,在此基础上建立了某型固体捆绑火箭姿态动力学新模型,模型中基于有限元法导出了弹性振动方程,基于该模型对箭体复杂弹性振动引起的通道间耦合进行了研究,采用逆Nyquist阵列法进行设计。结果表明,该模型能更准确地反映捆绑火箭纵、横、扭耦合运动特性;新模型三通道之间存在弹性耦合,但耦合矩阵具有对角优势性质,采用逆Nyquist阵列法进行姿控系统设计是有效的,仿真结果表明设计的控制器可行,能够取得比较好的性能。     

背部进入式舱外航天服穿脱口铰链配置优化研究

应用有限元方法对内压作用下舱外航天服穿脱口密封结构进行了受力分析,针对服装泄压后穿脱口残余内力和变形过大问题,建立了铰链配置优化模型,得到了一种更为合理的铰链配置方案。研究结果表明,对舱外航天服这类几何结构不规则压力容器,优化铰链配置可以改善结构内力分布,减小由结构发生局部塑性变形而引起的结构残余内力。     

基于混合变量传递函数方法的圆柱壳屈曲分析

提出了一种分析正交各向异性圆柱壳和阶梯圆柱壳稳定性问题的混合变量传递函数方法。首先在壳体环向利用三角级数对位移变量进行展开 ,利用Fl櫣ｇｇｅ薄壳理论和变分原理 ,建立圆柱壳的平衡方程 ,找出对偶力变量 ,将平衡方程写成混合变量形式 ;通过定义混合状态变量 ,建立了系统的状态空间方程 ;然后利用传递函数方法 ,得到了具有任何轴对称边界条件轴压圆柱壳屈曲问题的解析解 ;最后通过位移连续和力平衡条件 ,得到了阶梯圆柱壳屈曲问题的解。理论解推导过程表明此方法在引入边界条件和进行阶梯圆柱壳求解时非常方便。算例分析的结果验证了本方法的正确性     

脱层壳屈曲的一阶剪切理论

脱层的存在将会大大降低层合结构的屈曲载荷。本文将含任意位置环向贯穿脱层的轴压圆柱壳分成多段子壳 ,用厚度的一次多项式模拟脱层壳屈曲时子壳的轴向和环向位移 ,利用变分原理导出了脱层壳的屈曲方程和定解条件 ,并用状态空间方法进行求解。通过与经典理论的比较 ,指出了它们各自的适用范围 ;考虑脱层壳的三种不同屈曲模态 ,分析了边界条件、脱层长度、深度对脱层壳屈曲载荷的影响 ;最后给出了正交各向异性脱层壳的屈曲分析     

电流变流体夹心梁的优化控制

电流变流体的流变性质和力学性质在电场里随电场强度的变化而实时地、可逆地发生变化, 这一特点使得它在自适应结构中的应用受到越来越多的重视。电流变流体夹心梁是在两弹性层间夹入一层电流变材料, 通过控制电流变材料屈服前的流变性质和力学性质来达到控制整个复合梁的动态响应。本文通过建立两端简支的电流变流体夹心梁的结构模型, 模拟分析了复合梁的动态响应及不同激励频率下的优化电场。