高精度惯量积测量的支撑结构设计研究

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作者 荣吉利 李剑峰 +4 位作者 周晓俊 李亮 杨梓航 刘睿 程修妍 《北京理工大学学报》 EI CAS 北大核心 2025年第1期52-59,共8页

针对惯性仪表组件高精度惯量积测量中的无干扰力矩支撑方式需求,设计了径向气浮和轴向气浮相结合的组合气体轴承作为非接触支撑结构.为了研究支撑结构的承载能力,建立其理论模型,结合计算流体力学进行仿真,同时设计并搭建试验装置验证... 针对惯性仪表组件高精度惯量积测量中的无干扰力矩支撑方式需求,设计了径向气浮和轴向气浮相结合的组合气体轴承作为非接触支撑结构.为了研究支撑结构的承载能力,建立其理论模型,结合计算流体力学进行仿真,同时设计并搭建试验装置验证仿真的准确性.研究表明仿真与试验结果相近,并且发现非接触支撑结构的轴向承载力是惯量积测量时的薄弱处,结合参数化建模开展了轴向承载力提升研究.结果表明:增大支撑结构中的转子套筒大径有利于提高轴向承载力;结构改进后,轴向承载力提升182.98%,惯量积测量时的旋转速度上限提升54.10%,测量精度提升42.11%. 展开更多

关键词 组合气体轴承 承载能力 数值模拟 非接触支撑 惯量积

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陀螺加速度计精细化建模仿真方法研究 被引量：1

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作者 荣吉利 杨梓航 +4 位作者 周晓俊 李亮 李剑峰 刘睿 程修妍 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期1233-1240,共8页

研究陀螺加速度计精细化建模仿真分析方法.对整表结构进行了有限元网格划分,采用螺栓单元法进行简化处理,通过虚质量法对高密度浮油进行建模,计算外环轴轴承相关参数,并通过刚度轴承建模法进行仿真,建立了精细化陀螺加速度计有限元仿真... 研究陀螺加速度计精细化建模仿真分析方法.对整表结构进行了有限元网格划分,采用螺栓单元法进行简化处理,通过虚质量法对高密度浮油进行建模,计算外环轴轴承相关参数,并通过刚度轴承建模法进行仿真,建立了精细化陀螺加速度计有限元仿真模型.通过模态测试与模态仿真相对比,验证了有限元仿真模型的有效性.基于有限元模型,分析研究了在过载条件下外环轴轴承预紧力对仪表浮子质心偏移的影响,并据此进一步分析了预紧力对整表精度的影响.结果表明:适当提升外环轴预紧力有助于提高整表精度;过高的预紧力会导致精度下降,预紧力对于精度的影响大小也与视加速度相关. 展开更多

关键词 陀螺加速度计 有限元仿真 模态测试 误差预示

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整车主动悬架平顺性时域仿真与优化 被引量：12

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作者 荣吉利 邓增琨 +2 位作者 何丽 王玺 程修妍 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期46-52,共7页

为消除剧烈振动给车辆行驶平顺性与稳定性带来的不良影响,利用拉格朗日法建立路面-车耦合的17自由度动力学方程;通过线性滤波白噪声法,建立路面不平度激励的时域模型;根据现代控制理论建立悬架系统多输入多输出的状态方程.利用线性二次... 为消除剧烈振动给车辆行驶平顺性与稳定性带来的不良影响,利用拉格朗日法建立路面-车耦合的17自由度动力学方程;通过线性滤波白噪声法,建立路面不平度激励的时域模型;根据现代控制理论建立悬架系统多输入多输出的状态方程.利用线性二次型高斯控制理论设计主动悬架控制器,通过粒子群算法(PSO)对控制器的加权参数进行优化.仿真结果表明:车辆平顺性在主动悬架系统的控制下得到了较大的提升,同时车辆的操纵稳定性、结构稳定性均有所改进,车辆的综合性能有了全面的提高. 展开更多

关键词 平顺性 主动悬架 线性二次型高斯控制 粒子群优化

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圆柱形声腔内衬三聚氰胺泡沫降噪方法 被引量：3

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作者 荣吉利 谌相宇 +2 位作者 李彬 程修妍 李海波 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期1271-1278,共8页

针对运载火箭整流罩内高强度的噪声问题,采用圆柱声腔内衬理论、有限元仿真和声学试验研究了三聚氰胺泡沫材料的中低频（100～400 Hz）降噪特性。将三聚氰胺泡沫内衬等效为阻抗边界,给出了圆柱声腔简正频率的修正公式。测试了20 mm、30... 针对运载火箭整流罩内高强度的噪声问题,采用圆柱声腔内衬理论、有限元仿真和声学试验研究了三聚氰胺泡沫材料的中低频（100～400 Hz）降噪特性。将三聚氰胺泡沫内衬等效为阻抗边界,给出了圆柱声腔简正频率的修正公式。测试了20 mm、30 mm、40 mm厚三聚氰胺泡沫的流阻和吸声系数,通过虚拟阻抗管仿真校验了三聚氰胺泡沫的声学参数、给出了表面声阻抗率。对比了内衬理论、阻抗边界仿真、实体仿真的简正频率。建立了运载火箭整流罩圆柱段缩比模型的噪声试验平台,对空桶和敷设三种厚度三聚氰胺泡沫等四种工况进行了仿真分析和噪声试验,对比了不同厚度三聚氰胺泡沫的降噪效果。结果表明圆柱声腔内衬三聚氰胺泡沫后简正频率减小,且减小量与三聚氰胺泡沫衬里的厚度成正比;三聚氰胺泡沫衬里在中低频段仍能达到约4～8 d B的降噪效果。 展开更多

关键词 圆柱形声腔 三聚氰胺泡沫 整流罩 降噪

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直达声场试验平台的数值仿真方法研究 被引量：1

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作者 荣吉利 张博涵 +4 位作者 程修妍 范博超 秦朝红 李海波 魏龙 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期1269-1276,共8页

为了指导直达声场试验平台搭建,以替代成本较高的混响室试验,提出了一种速度边界等效扬声器声源的方法,并基于该等效方法建立了直达声场有限元模型,比较了不同区域内声压级响应,并与混响声场进行对比.研究表明,速度边界等效方法能准确... 为了指导直达声场试验平台搭建,以替代成本较高的混响室试验,提出了一种速度边界等效扬声器声源的方法,并基于该等效方法建立了直达声场有限元模型,比较了不同区域内声压级响应,并与混响声场进行对比.研究表明,速度边界等效方法能准确模拟扬声器的指向性以及声压级响应,基于该方法建立的直达声场模型在靠近声场中心区域内响应结果与混响场吻合,能为直达声场试验中的可靠试验区域选取提供参考. 展开更多

关键词 直达声场 混响声场 速度边界 仿真

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非共面加筋结构能量有限元分析研究 被引量：1

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作者 荣吉利 仇宇辰 +2 位作者 程修妍 李海波 秦朝红 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期1232-1239,共8页

为了拓展能量有限元分析在复杂耦合结构振动响应预示中的应用,基于能量有限元理论与能量传递系数计算方法,提出一种针对非共面加筋结构的能量有限元建模分析方法,通过与经典文献中的计算数据进行对比验证方法的合理性,再基于算例分析获... 为了拓展能量有限元分析在复杂耦合结构振动响应预示中的应用,基于能量有限元理论与能量传递系数计算方法,提出一种针对非共面加筋结构的能量有限元建模分析方法,通过与经典文献中的计算数据进行对比验证方法的合理性,再基于算例分析获取非共面加筋结构在单点简谐激励作用下的能量密度分布规律,并与无加筋的情况进行对比.研究表明:横向激励作用下,结构中的弯曲波能量密度明显高于另外两种面内波,并且加强筋的存在会对面内波的传递起到阻碍作用. 展开更多

关键词 能量有限元 加筋结构 能量传递系数 数值计算

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多孔材料在整流罩内中高频降噪的应用与优化研究 被引量：11

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作者 程修妍 荣吉利 +1 位作者 谌相宇 范博超 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期383-391,共9页

基于JCA模型,采用有限元仿真和声学试验获取了三聚氰胺泡沫和吸音棉的声学参数,采用统计能量分析(SEA)方法建立了某卫星-整流罩的系统级模型。通过与混响室试验结果进行对比,验证了模型的正确性;并通过仿真和试验获取了两种材料对整流... 基于JCA模型,采用有限元仿真和声学试验获取了三聚氰胺泡沫和吸音棉的声学参数,采用统计能量分析(SEA)方法建立了某卫星-整流罩的系统级模型。通过与混响室试验结果进行对比,验证了模型的正确性;并通过仿真和试验获取了两种材料对整流罩内噪声环境的降噪效果,分析了厚度、敷设率和敷设位置对降噪效果的影响。结果表明,采用结合Biot理论的SEA方法能有效预测整流罩内中高频噪声环境及多孔材料降噪效果;总降噪量与厚度、敷设率和敷设位置关系紧密,采用多孔材料降噪时应综合考虑以上因素。 展开更多

关键词 多孔材料 统计能量分析 整流罩 降噪

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柔性整流罩地面展开试验仿真分析与飞行状态分离预测 被引量：8

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作者 程修妍 范博超 +2 位作者 荣吉利 张涛 项大林 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期608-617,共10页

大型整流罩的地面分离试验难以在真空环境下进行,为实现对飞行状态中分离情况的准确预测,需根据地面试验数据修正建立的有限元模型。基于耦合欧拉-拉格朗日算法,对大型柔性整流罩的地面展开试验进行流体与固体耦合仿真分析,获得了整流... 大型整流罩的地面分离试验难以在真空环境下进行,为实现对飞行状态中分离情况的准确预测,需根据地面试验数据修正建立的有限元模型。基于耦合欧拉-拉格朗日算法,对大型柔性整流罩的地面展开试验进行流体与固体耦合仿真分析,获得了整流罩在空气阻力作用下展开的运动特性及呼吸变形,结果表明仿真结果与试验数据一致,验证了该模型及方法的正确性。采用相同模型对飞行状态下的整流罩分离进行仿真预示,并分析了空气阻力、轴向过载对分离特性和呼吸运动的影响规律。研究表明:空气阻力会降低整流罩的运动速度和呼吸运动频率,增大呼吸运动幅值;随着轴向过载的增大,呼吸运动幅度增大;整流罩的呼吸运动与其1阶振型相关。 展开更多

关键词 运载火箭 整流罩 旋转分离 呼吸运动 流体与固体耦合

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考虑固体颗粒的自由喷流噪声的数值研究 被引量：5

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作者 荣吉利 阿尼苏 +1 位作者 程修妍 范博超 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期826-834,共9页

研究固体颗粒对喷流流场和声场的影响.选取6种不同的湍流模型,对自由喷流进行稳态计算分析,对比发现RNG k-ε模型最适合用于稳态喷流数值模拟;采用LES模型计算喷流的非稳态结果,并结合FW-H方程进行了喷流声场分析,与试验数据进行对比,... 研究固体颗粒对喷流流场和声场的影响.选取6种不同的湍流模型,对自由喷流进行稳态计算分析,对比发现RNG k-ε模型最适合用于稳态喷流数值模拟;采用LES模型计算喷流的非稳态结果,并结合FW-H方程进行了喷流声场分析,与试验数据进行对比,验证了数值模型的正确性;在此模型的基础上,添加固体颗粒研究其对自由喷流流场和声场的影响,仿真结果表明固体颗粒的存在减小了喷流流场的超音速段长度,显著提高了喷流温度;增大了喷流下游区域噪声,减小了中上游区域噪声. 展开更多

关键词 自由喷流 湍流模型 喷流噪声 固体颗粒

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火箭发动机超声速过膨胀射流气动噪声特性研究 被引量：6

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作者 程修妍 荣吉利 +2 位作者 阿尼苏 范博超 张博涵 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期1204-1211,共8页

采用大涡模拟LES方法计算了火箭发动机超声速过膨胀射流形态及近场声压分布,研究了入口温度与环境温度的比值(温度比)对声场的影响;将声源分解,基于Ffowcs Williams-Hawkings (FW-H)方程获取了不同位置噪声源的远场噪声,并根据声压级频... 采用大涡模拟LES方法计算了火箭发动机超声速过膨胀射流形态及近场声压分布,研究了入口温度与环境温度的比值(温度比)对声场的影响;将声源分解,基于Ffowcs Williams-Hawkings (FW-H)方程获取了不同位置噪声源的远场噪声,并根据声压级频谱和湍流形态分析了超声速射流噪声的产生机理。研究表明,超声速过膨胀射流气动噪声由湍流混合噪声和宽频激波噪声组成,近场噪声源以马赫波形式向大方位角辐射中高频噪声,下游大尺度湍流向低方位角范围辐射低频噪声,声压级峰值频率随观测角度增大而升高;随温度比升高,马赫波辐射角度增大,噪声指向性发生改变。该研究可为运载火箭发动机地面试车或火箭发射段声学环境设计提供参考。 展开更多

关键词 超声速射流 气动噪声 大涡模拟 Ffowcs Williams-Hawkings方程

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火箭整流罩声振环境缩比特性研究 被引量：3

11

作者 荣吉利 范博超 +1 位作者 程修妍 谌相宇 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期870-877,共8页

针对火箭整流罩全尺寸声振环境试验过程中难度大、成本高的问题,通过量纲分析的方法建立了缩比模型的相似准则,研究并获得了缩比模型与原模型之间内部声场、壁面振动加速度的关系,并使用声学有限元方法(FEM)进行了仿真计算。仿真结果表... 针对火箭整流罩全尺寸声振环境试验过程中难度大、成本高的问题,通过量纲分析的方法建立了缩比模型的相似准则,研究并获得了缩比模型与原模型之间内部声场、壁面振动加速度的关系,并使用声学有限元方法(FEM)进行了仿真计算。仿真结果表明,缩比模型与原模型场点处声压级相吻合,壁面振动加速度成一定的比例关系,符合缩比准则结果。该方法为火箭整流罩的声振环境预示和试验提供了理论依据。 展开更多

关键词 火箭整流罩 声振环境 相似性 缩比模型 量纲分析

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空间机械臂辅助深层采样阻抗控制策略 被引量：6

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作者 聂佳伟 辛鹏飞 +3 位作者 荣吉利 王瑞 潘成龙 程修妍 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期580-592,共13页

针对空间机械臂辅助深层采样任务中的建模与控制问题,基于刚体李群SO(3)方法对机械臂进行建模。通过梯形规划对机械臂进行轨迹规划,采用阻抗控制方法控制机械臂运动。推导了李群SO(3)模型下机械臂关节空间与末端笛卡尔空间之间的雅可比... 针对空间机械臂辅助深层采样任务中的建模与控制问题,基于刚体李群SO(3)方法对机械臂进行建模。通过梯形规划对机械臂进行轨迹规划,采用阻抗控制方法控制机械臂运动。推导了李群SO(3)模型下机械臂关节空间与末端笛卡尔空间之间的雅可比矩阵,并且得到了两个空间的相互转换关系。采用锥互补方法计算采样机械臂与复杂接触面的碰撞力,并基于非光滑算法求解锥互补条件与系统动力学方程。通过对比位置控制与阻抗控制,证明了阻抗控制在实际应用过程中能够更加柔顺地控制机械臂与接触面进行接触。通过对控制参数进行调整,探究了不同控制参数对机械臂控制的影响,优化得到了合适的控制参数,从而能控制机械臂辅助完成深层采样的任务。 展开更多

关键词 空间机械臂 阻抗控制 锥互补 深层采样

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基于MIMO控制的直达声场噪声试验技术

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作者 范博超 齐江龙 +3 位作者 呙道军 荣吉利 程修妍 张博涵 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期297-302,共6页

提出一种基于MIMO控制策略的直达声场噪声试验技术,比较了不同扬声器阵列形状内的声场均匀性,与混响场激励下的加速度响应差异进行了分析对比.研究表明,椭圆形扬声器阵列更适用于直达声场噪声试验,基于该阵列的直达声场与混响场相比在... 提出一种基于MIMO控制策略的直达声场噪声试验技术,比较了不同扬声器阵列形状内的声场均匀性,与混响场激励下的加速度响应差异进行了分析对比.研究表明,椭圆形扬声器阵列更适用于直达声场噪声试验,基于该阵列的直达声场与混响场相比在中低频段存在驻波,对于不同区域经受不同噪声环境的试验件,可以通过基于MIMO控制的直达声场噪声试验技术实现分布式加载. 展开更多

关键词 MIMO控制 直达声场 分布式加载

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