《多軸變加速度場中載荷耦合表征方法及設計技術研究》是依託西安交通大學，由張亞紅擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：多軸變加速度場中載荷耦合表征方法及設計技術研究
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：張亞紅
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
開展快速機動飛行器的地面載荷模擬試驗具有重大需求背景。快速機動飛行載荷具有高加速度和高加速度變化率的特徵，地面模擬試驗面臨試驗載荷沒有設計準則和設計方法；要實現預期加速度，輸入的運動參數逆求解缺乏有效的求解算法。為此，本項目開展多軸變加速度場中載荷耦合表征方法及設計技術研究（NSAF明確目標課題）。擬開展的工作包括：（1）研究三軸變加速度場中的載荷表征方法及運動參數求解問題，掌握高加速度和高加速度變化率的運動學逆問題解的存在性條件，建立相應的求解算法；（2）研究典型構件在三維時變加速度場的回響分布特性，揭示運動參數、幾何參數對構件動力學特性的影響規律；（3）開展試驗載荷設計方法研究並提出三軸離心試驗載荷設計準則；（4）研製三軸變加速度載荷環境的仿真設計軟體並完成試驗驗證。項目的研究將解決三軸變加速度場載荷試驗的瓶頸問題，為開展高加速度和高加速度變化率的載荷模擬試驗提供理論和技術指導。
結題摘要
本項目針對NSAF明確目標課題，圍繞高動態的三軸離心試驗技術問題，開展多軸變加速度場中載荷耦合表征方法及設計技術研究。主要研究內容和成果包括：（1）建立了三垂直軸離心機的運動學模型，分析了運動參數對加速度的影響，對於該運動學模型進行了求逆運算，解決高加速度和高加速度變化率條件下實現預期載荷的系統運動參數無法求解的問題。該模型可以便捷地退化為GLJ-3R型離心機運動學模型，也可方便地退化為兩垂直軸離心機模型及傳統穩態離心機模型，具有較廣的使用範圍。（2）建立了典型試驗件的剛柔耦合動力學模型，開展了典型試驗件在飛行環境和離心試驗環境中兩種不同加速度場的動力學特性分析。結果表明大範圍剛體運動使懸臂樑產生動力剛化效應或者動力柔化效應，針對不同的運動參數，系統會出現頻率轉向的特徵，表明在高動態剛柔耦合環境下柔性體的動力學特性與靜載荷環境下的特性具有顯著差異。（3）考慮到三軸離心環境與實際飛行環境不一致，分別基於位移回響等效和變形能等效原則進行了三軸離心環境與飛行環境的一致性研究，得到了典型試驗件三軸離心試驗載荷和飛行載荷之間的等效關係，並進行了算例驗證。分別基於位移回響等效和變形能回響等效建立試驗載荷與飛行載荷之間關係的方法可以方便地推廣到其他邊界條件的梁結構上。（4）開展了三軸離心試驗研究。設計了適用於GLJ-3R型高動態離心機的工裝，最佳化了三軸離心試驗的測試系統，搭建了梁和板的三軸離心試驗回響測試系統，開展了典型載荷下結構的回響測試。試驗結果與理論分析結果相一致。表明理論模型的計算結果可用於預測實驗結果。 本項目研究內容執行情況良好。在本項目的研究和資助下，課題組將本項目的研究方法推廣到超重力離心機的研究上，開展了超重力離心機動力學建模和動特性分析。此外，在項目資助下課題組還開展了扁殼、桁架等結構的振動主動控制研究、具有幾何非線性阻尼的高靜低動剛度隔振器的增強隔振性能研究。
