Novel approach for active vibration control of a flexible missile

This paper investigates the feasibility of using an active dynamic vibration absorber (ADVA) for active vibration control of a flexible missile system through simulation. Based on the principles of a dynamic vibration absorber (DVA), a ring-type ADVA is first designed to attenuate the elastic vibration of the flexible missile, and the design of the active controller adopts the proportional-integral-derivative (PID) control algorithm. The motion equations of a flexible missile with an ADVA, which is subjected to follower thrust at its aft end, are derived using the Lagrangian approach. Taking the minimum of the root mean square (RMS) of the lateral displacement response of the center of mass as the objective function, a genetic algorithm (GA) is used to optimize the parameter of the DVA and PID controller. The numerical calculations show that the ADVA and DVA are effective in suppressing the vibration and provide approximately 41.2% and 17.6% improvement, respectively, compared with the case of no DVA. The ADVA has better performance than the DVA. When the missile is subjected to follower thrust, the effect of vibration reduction is more effective than the case without follower thrust. It is feasible to reduce vibration and improve the stability of flexible missiles by means of the ADVA.     

电磁轨道发射中内弹道动力响应特性分析

将轨道简化为移动载荷作用下固定在弹性支撑上的Bernoulli-Euler梁,通过静态电磁-结构耦合有限元模型求得外围封装的等效刚度,计算得到发射器的临界速度。另外,利用混合有限元/边界元法建立电磁-结构-运动多物理场耦合的动力学模型,求得枢轨动态接触压力和轨道的应力应变分布特性。通过在轨道背面布置光纤光栅应变传感器,利用测量数据验证了动力响应特性,并分析了弹丸在内弹道的稳定性。针对典型30 mm × 30 mm矩形口径发射器,分析及试验结果表明：C型电枢对轨道的电磁挤压力在平顶沿起始时刻达到最大值,之后随着时间推移逐渐减小;电枢通过引起的应力波在高速段容易与轨道中反射应力波发生共振,并且轨道在电枢运动的中间高速段区域受力最为集中,应力集中水平约是起始低速段区域的2.44倍;电枢运动高速段会出现晃动现象,进而引起上下轨道受力的不对称性。分析及试验结果对研究电磁轨道发射器内弹道动力响应特性和发射器结构设计具有重要指导意义。     

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。     

Kelvin模型阻尼层合板的振动分析

基于Kelvin模型粘弹性材料本构关系导出了阻尼层合板的动力学微分方程组,给出了四边简支阻尼层合板的固有频率和损耗因子的解析解。与文献结果比较表明,将Kelvin模型应用于粘弹结构的动力特性问题求解,计算模型简便,且计算结果比常复数模型更为精确。分析了阻尼层参数变化对结构振动特性的影响。分析结果表明:增加阻尼层厚度,可以有效提高结构损耗因子;增加阻尼层材料的剪切模量,结构损耗因子增大到一定值后又逐渐减小,在减振设计中阻尼层的模量存在最佳值。     

基于Lyapunov指数谱的非线性隔振系统混沌运动参数区域预测

Lyapunov指数是定量描述系统运动状态的重要参数之一.讨论了Lyapunov指数谱的数值计算方法以及它和总时间的关系,利用混沌状态下系统的最大Lyapunov指数大于零的性质预测了非线性隔振系统处于混沌运动状态时两个可变参数的参数区域.     

粘-弹层合板的阻尼振动和横向应力

应用混合分层理论在板的厚度方向取二次插值函数描述每个数值层内位移沿厚度方向的变化规律,采用三次和四次插值函数描述横向应力沿厚度方向的变化,推导出粘-弹层合板的动力学方程,并得出简支粘-弹层合板自由阻尼振动的解.数值结果不仅与三维结果吻合较好,且能够计算合理协调的横向应力.     

坦克柴油机振动检测时提高振动信号信噪比的方法

研究了柴油机振动信号的时域同步平均方法,针对柴油机振动信号的循环波动性特点,提出了按曲轴转角进行角域同步平均的方法,减小循环波动性对信号分析的影响。利用多抽样率分析方法消除了同步平均时柴油机转速波动的影响。通过对坦克柴油机汽缸盖振动信号的处理结果表明,该方法可有效提高信噪比。     

石河子气温变化趋势特点的奇异谱分析

本文采用1961—2001年石河子地区的气象资料,利用奇异谱分析的方法,分析了40a来气温变化,结果表明,石河子的气温变化具有4个明显的变化周期,分别为33—34年,11—12年,8—9年,3—4年;利用噪声驱动阻尼振子模型对得到的时间周期做了初步的分析,并利用拟合函数集对石河子气温给出了对应的函数变化关系。利用该方法可以对气温的变化特征有一个明晰的物理理解,也可以为将来的气温变化趋势的预测给出一定的借鉴作用。     

线性无阻尼半正定振动系统简明正定化方法

从线性无阻尼半正定振动系统运动微分方程出发,分析得出系统作自由振动时具有内部惯性力守恒、振动动量守恒以及质心守恒等3个基本物理属性.在此基础上,给出了简明的正定化方法,并证明了该方法的普适性,数值算例也验证了其正确性.与"物理约束"法相比,文中提出的正定化方法规则简单,计算量小,适用于理论推导、计算机编程和数值计算.     

应用锤击法的大型复合材料桁架结构段自由振动分析

复合材料桁架结构以其轻质和优异的力学性能应用于大型航天航空飞行器结构,其承载能力和振动特性是决定其应用效果的关键因素。本文考察了大型碳纤维/环氧复合材料方形截面桁架结构段的自由振动特性。采用锤击法实验测试得到了复合材料桁架结构段自由振动的模态和频率,并与有限元数值模拟结果进行对比分析,论证了锤击法测试振动特性在复合材料桁架结构上应用的可行性和准确性。