强迫振动和极限环振动时域响应的高效预测方法研究 被引量：3

1

作者 刘艳 白俊强 +1 位作者 华俊 刘南 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第13期140-147,共8页

建立一种基于改进Kriging的KSBRF(Kriging-Surrogate-Based Recurrence Framework)降阶模型(ReducedOrder Model,ROM),用于高效地预测非线性非定常气动力及力矩、极限环振动(Limit Cycle Oscillations,LCO)等。首先基于Kriging代理模型... 建立一种基于改进Kriging的KSBRF(Kriging-Surrogate-Based Recurrence Framework)降阶模型(ReducedOrder Model,ROM),用于高效地预测非线性非定常气动力及力矩、极限环振动(Limit Cycle Oscillations,LCO)等。首先基于Kriging代理模型建立非线性系统输入-输出关系的循环预测框架。然后对翼型做沉浮/俯仰组合运动时的非线性非定常气动力进行辨识。结果表明:在固定来流马赫数情况下,KSBRF预测结果与CFD计算结果吻合良好,阻力系数及俯仰力矩系数等的平均预测误差均在2.0%以内;在变来流马赫数情况下,升力系数和俯仰力矩系数的平均预测误差在2.5%以内,而阻力系数的预测误差则稍大,但也不超过7.0%。通过研究不同m,n取值对模型精度的影响,得出考虑历史效应有利于提高当前时间步的模型预测精度。除此之外,还对NACA64A010翼型的LCO振动形态进行预测,预测结果与CFD计算结果吻合良好,误差均保证均小于5.17%,节省近三分之二的计算时长。 展开更多

关键词 代理模型 降阶模型 KRIGING插值 非定常气动力 极限环振动

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带迟滞非线性环节二元机翼的气动弹性响应分析 被引量：7

2

作者 谷迎松 杨智春 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2006年第8期900-904,共5页

基于Theodorsen非定常气动力理论,采用Roger拟合得到时域气动力表达式;针对二元机翼俯仰自由度带有迟滞非线性环节的情况,采用分段线性方式,建立了二元机翼气动弹性系统无量纲运动方程。通过数值仿真得到了系统极限环振动响应的时间历... 基于Theodorsen非定常气动力理论,采用Roger拟合得到时域气动力表达式;针对二元机翼俯仰自由度带有迟滞非线性环节的情况,采用分段线性方式,建立了二元机翼气动弹性系统无量纲运动方程。通过数值仿真得到了系统极限环振动响应的时间历程和相轨迹,并与带中心间隙型非线性刚度环节二元机翼的气动弹性响应特性进行了比较;结果表明在一定的来流速度下,二元机翼俯仰自由度具有的迟滞特性会导致整个系统的极限环振动;最后用描述函数法给出了迟滞非线性环节的等效刚度及等效阻尼表达式,并进行了具有迟滞非线性环节二元机翼气动弹性系统颤振边界的等效线化分析,与直接数值仿真的计算结果吻合较好。 展开更多

关键词 二元机翼 迟滞特性 Roger拟合 描述函数 极限环振动

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中央开槽箱梁颤振非线性特性和振动分叉现象及其机理

3

作者 钱程 朱乐东 朱青 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2023年第2期98-109,I0002,共13页

为探究超大跨度缆索承重桥梁在大攻角范围内的颤振稳定性,通过节段模型风洞试验对中央开槽箱梁在风攻角±10°范围内的颤振非线性特性和振动分叉现象及其机理进行了研究。结果显示:当风攻角为-2°~10°时,节段模型系统... 为探究超大跨度缆索承重桥梁在大攻角范围内的颤振稳定性,通过节段模型风洞试验对中央开槽箱梁在风攻角±10°范围内的颤振非线性特性和振动分叉现象及其机理进行了研究。结果显示:当风攻角为-2°~10°时,节段模型系统未发生颤振;当风攻角为-3°和-4°时,观察到了含振动分叉的非线性颤振现象,且起振幅值随风速的增加而减小;当风攻角为-5°~-10°时,颤振无需人工激励就会自动发生。两种非线性颤振均为弯扭耦合颤振,并最终做极限环振动。非线性颤振的起振风速随着负攻角的增大而减小,耦合程度随着折减风速的增加而增加。系统等效阻尼比-振幅曲线可以很好地解释非线性颤振机理,曲线的零点为系统平衡点,其中斜率为正的零点为稳定平衡点,对应稳态振幅;斜率为负的零点为不稳定平衡点,对应起振振幅。对于含振动分叉的非线性颤振,系统存在一个稳定平衡点和一个不稳定平衡点;而对于无需人工初始激励的非线性颤振,系统只有一个稳定平衡点。 展开更多

关键词 中央开槽箱梁 节段模型风洞试验 非线性弯扭耦合颤振 平衡点与分叉 极限环振动

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基于分岔理论的直升机地面共振分析 被引量：4

4

作者 邵松 朱清华 +1 位作者 张呈林 倪先平 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期351-356,共6页

基于拉格朗日法建立了旋翼/机体耦合的直升机地面共振动力学模型,该模型考虑了非线性桨叶摆振阻尼的影响。采用非线性分岔理论对无阻尼地面共振动力学系统的自激振动边界进行了预测,并与经典的Cloeman特征方程法得出的结果进行了对比验... 基于拉格朗日法建立了旋翼/机体耦合的直升机地面共振动力学模型,该模型考虑了非线性桨叶摆振阻尼的影响。采用非线性分岔理论对无阻尼地面共振动力学系统的自激振动边界进行了预测,并与经典的Cloeman特征方程法得出的结果进行了对比验证。随后利用该理论分析了无阻尼及含桨叶非线性摆振阻尼的地面共振系统的动力学特性。结果表明,采用非线性桨叶摆振阻尼使地面共振动力学系统在自激振动区域呈现出有限幅度的极限环振动,同时也避免了系统在该区域运动发散,且极限环振动幅值与非线性阻尼相关。 展开更多

关键词 地面共振 自激振动 Coleman方法 分岔理论 极限环振动

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非线性颤振系统中既是超临界又是亚临界的Hopf分岔点研究 被引量：15

5

作者 陈衍茂 刘济科 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 2008年第2期181-187,共7页

研究了二元机翼非线性颤振系统的Hopf分岔.应用中心流形定理将系统降维,并利用复数正规形方法得到了以气流速度为分岔参数的分岔方程.研究发现,分岔方程中一个系数不含分岔参数的一次幂,故使得分岔具有超临界和亚临界双重性质.用等效线... 研究了二元机翼非线性颤振系统的Hopf分岔.应用中心流形定理将系统降维,并利用复数正规形方法得到了以气流速度为分岔参数的分岔方程.研究发现,分岔方程中一个系数不含分岔参数的一次幂,故使得分岔具有超临界和亚临界双重性质.用等效线性化法和增量谐波平衡法验证了所得结果. 展开更多

关键词 非线性颤振 HOPF分岔 超临界 亚临界 极限环振动

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操纵面非线性气动弹性响应引起的结构疲劳损伤分析方法研究 被引量：5

6

作者 李毅 杨智春 金伟 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第11期41-45,共5页

由于间隙的存在,随着速度的增加操纵面会发生非线性气动弹性响应,即操纵面发生极限环振动,其振动频率比飞机结构疲劳载荷谱的频率高,因此操纵面在每次飞行中只需经历1-2 s的极限环振动,其在整个飞机服役期内累加得到的总循环数将达到10... 由于间隙的存在,随着速度的增加操纵面会发生非线性气动弹性响应,即操纵面发生极限环振动,其振动频率比飞机结构疲劳载荷谱的频率高,因此操纵面在每次飞行中只需经历1-2 s的极限环振动,其在整个飞机服役期内累加得到的总循环数将达到10万次的量级,可见操纵面极限环振动引起的结构疲劳损伤不容忽视,所以需要建立起操纵面气动弹性数据（飞行速度和间隙）与结构疲劳损伤的对应关系。针对此问题,将非线性气动弹性分析方法和结构疲劳预测技术结合,发展一套分析流程用来讨论操纵面极限环振动与周边结构疲劳的关系,为设定操纵面间隙值提供参考。为了对此分析流程进行说明,对具有操纵面的复杂机翼进行了非线性气动弹性分析获得其偏转角响应,并将其转化为作用在作动器两头耳片上的疲劳载荷谱,通过疲劳分析获得周边结构疲劳特性与操纵面非线性气动弹性响应的关系。 展开更多

关键词 操纵面 间隙 极限环振动 疲劳损伤

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超音速弹翼非线性颤振分析与控制 被引量：3

7

作者 贾尚帅 丁千 刘炜 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2012年第13期108-112,共5页

研究超音速弹翼非线性气动弹性稳定性与主动控制问题。采用三阶活塞理论建立含间隙弹翼非线性气动弹性动力学方程,分别利用Hopf分岔理论及数值方法给出系统的线性与非线性颤振速度,应用基于微分几何法及二次型最优控制相结合的方法,设... 研究超音速弹翼非线性气动弹性稳定性与主动控制问题。采用三阶活塞理论建立含间隙弹翼非线性气动弹性动力学方程,分别利用Hopf分岔理论及数值方法给出系统的线性与非线性颤振速度,应用基于微分几何法及二次型最优控制相结合的方法,设计非线性系统控制器。最后分析控制器及系统参数对控制效果的影响。仿真结果表明设计的控制器可有效地实现对非线性系统颤振的抑制。 展开更多

关键词 气动弹性 超音速 间隙 HOPF分岔 极限环振动 非线性控制

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用胞映射法分析双线性结构刚度的机翼颤振 被引量：6

8

作者 丁千 陈予恕 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2002年第2期123-132,共10页

将映射轨迹追踪技术引入基于空间Poincar啨截面的胞映射方法中 ,并定义初值分析空间 ,以适应分析高维动力系统运动类型初值域的需要。改进后胞空间中胞的数目大大减少 ,计算时间缩短 ,运动特征的确认更为准确。应用该方法研究扭转方向... 将映射轨迹追踪技术引入基于空间Poincar啨截面的胞映射方法中 ,并定义初值分析空间 ,以适应分析高维动力系统运动类型初值域的需要。改进后胞空间中胞的数目大大减少 ,计算时间缩短 ,运动特征的确认更为准确。应用该方法研究扭转方向具有双线性结构刚度因素的机翼颤振问题 ,结果显示 ,初始条件对系统动力学行为有着很大的影响。当两段刚度之比小于某临界值时 ,随着机翼颤振速度增大 ,不同的初始条件会导致平衡点、极限环振动、复杂的周期运动。 展开更多

关键词 胞映射法分析 双线性结构刚度 机翼颤振 空气弹性系统 极限环振动 初值吸引域

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含间隙非线性的大展弦比机翼/外挂系统的气弹响应分析 被引量：2

9

作者 肖艳平 叶露 周泽友 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期914-919,1001,共7页

综合考虑大展弦比机翼的柔性变形和外挂与机翼连接处的间隙非线性,建立了机翼/外挂系统的气动弹性力学模型。采用非定常气动力,根据Lagrange方程推导了大展弦比机翼/外挂系统的运动微分方程。运用伽辽金法进行了离散,通过数值模拟研究... 综合考虑大展弦比机翼的柔性变形和外挂与机翼连接处的间隙非线性,建立了机翼/外挂系统的气动弹性力学模型。采用非定常气动力,根据Lagrange方程推导了大展弦比机翼/外挂系统的运动微分方程。运用伽辽金法进行了离散,通过数值模拟研究了系统的气动弹性响应及其稳定性。结果表明:系统极限环振动的临界速度随间隙的增大而减小,随间隙初偏值的增加而增大;几何非线性可大幅降低系统极限环振动的幅值;随流速的增加,系统呈现出复杂的响应,周期运动与混沌运动相间出现;最后系统发生屈曲。 展开更多

关键词 大展弦比 外挂 几何非线性 间隙非线性 极限环振动

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长直机翼带外挂系统的颤振及响应研究 被引量：1

10

作者 肖艳平 杨翊仁 《机械设计与制造》 北大核心 2017年第11期82-86,共5页

考虑长直机翼的几何非线性,采用非定常气动力,根据Hamilton原理推导了长直机翼带外挂系统的气动弹性运动方程。运用伽辽金法进行离散,通过数值模拟研究了系统的颤振特性及响应。结果表明:增加外挂质量,安装在靠近翼尖位置并且位于弹性... 考虑长直机翼的几何非线性,采用非定常气动力,根据Hamilton原理推导了长直机翼带外挂系统的气动弹性运动方程。运用伽辽金法进行离散,通过数值模拟研究了系统的颤振特性及响应。结果表明:增加外挂质量,安装在靠近翼尖位置并且位于弹性轴之前约40%半弦长时,颤振临界速度最大;外挂连接刚度的降低,会使颤振临界速度减小。由于几何非线性的影响,系统的响应非常复杂,这里的算例经历了从收敛到单个极限环振动,经拟周期运动进入混沌,再由混沌进入周期3的过程。 展开更多

关键词 长直机翼 外挂 颤振 极限环振动 混沌

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后掠翼外挂系统非线性响应分析

11

作者 肖艳平 王越 黄波 《机械设计与制造》 北大核心 2023年第8期6-10,共5页

在几何非线性项的影响下,机翼外挂系统响应较为复杂。为了研究几何非线性对系统响应的影响,以后掠翼为模型,建立了后掠翼外挂系统的非线性运动微分方程,采用假设模态法求解了后掠翼振型函数,并利用伽辽金法对系统方程进行了离散得到了... 在几何非线性项的影响下,机翼外挂系统响应较为复杂。为了研究几何非线性对系统响应的影响,以后掠翼为模型,建立了后掠翼外挂系统的非线性运动微分方程,采用假设模态法求解了后掠翼振型函数,并利用伽辽金法对系统方程进行了离散得到了系统矩阵方程;利用MATLAB对系统方程进行了数值仿真,得到了不同速度范围的翼尖扭转分叉图,结合典型速度下翼尖扭转的相图与庞加莱截面图研究了非线性项对后掠翼外挂系统响应的影响。结果表明:当速度大于颤振临界速度后,系统会经历极限环振动、拟周期运动和混沌运动。 展开更多

关键词 几何非线性 后掠翼 外挂 响应 极限环振动 拟周期运动

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平均风效应对悬索桥全过程颤振性能的影响研究 被引量：3

12

作者 吴长青 吴肖波 张志田 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期94-101,共8页

为准确评估大跨悬索桥的颤振性能,建立平均风与气弹效应一体化气动力时域模型,研究平均风效应对悬索桥颤振临界风速与后颤振响应特性的影响。采用阶跃函数法建立悬索桥加劲梁断面的气动自激力时域模型,并通过伪稳态气动力扣除法解决时... 为准确评估大跨悬索桥的颤振性能,建立平均风与气弹效应一体化气动力时域模型,研究平均风效应对悬索桥颤振临界风速与后颤振响应特性的影响。采用阶跃函数法建立悬索桥加劲梁断面的气动自激力时域模型,并通过伪稳态气动力扣除法解决时域分析中直接叠加气动自激力与平均风荷载会导致部分气动力被重复考虑的问题,从而构建平均风与气弹效应一体化气动力时域模型。以某大跨悬索桥为背景,基于该模型分析该桥加劲梁的颤振临界风速和后颤振性能。结果表明:平均风效应对加劲梁颤振临界风速具有一定的影响,考虑平均风效应后,加劲梁颤振临界风速稍有提高;平均风效应对加劲梁后颤振响应特性影响显著,考虑平均风效应后,加劲梁后颤振响应达到稳态极限环振动(LCO)所需的时间比不考虑平均风效应时明显缩短,且最终的LCO幅值也有所增大;后颤振频率随着风速的增加呈现递减趋势,相同风速下,考虑平均风效应时的振动频率比不考虑时有所降低。 展开更多

关键词 悬索桥 平均风效应 气弹效应 自激力时域模型 颤振临界风速 后颤振性能 稳态极限环振动 有限元法

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扭弯频率比对π型断面节段模型后颤振特性的影响 被引量：2

13

作者 张志田 汪志雄 +1 位作者 郄凯 谭卜豪 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第6期1268-1275,共8页

以某π型断面桥梁为对象,通过弹性悬挂节段模型风洞试验,识别了机械阻尼随振幅的非线性演变特性。在此基础上,研究了扭弯频率比为0.872,0.971,0.988,1.035,1.085,1.245六种情况下的颤振临界风速及非线性后颤振振动特性。试验结果表明模... 以某π型断面桥梁为对象,通过弹性悬挂节段模型风洞试验,识别了机械阻尼随振幅的非线性演变特性。在此基础上,研究了扭弯频率比为0.872,0.971,0.988,1.035,1.085,1.245六种情况下的颤振临界风速及非线性后颤振振动特性。试验结果表明模型在来流风速超过临界风速后出现极限环振动,且极限环振动的幅值随风速增加而增大。扭弯频率比对模型气弹响应的多方面特性均有实质性的影响,包括颤振临界风速、后颤振极限环振动幅值、后颤振幅值随风速的演变路径、竖向与扭转的耦合程度以及颤振的“软硬”性质等等。研究结果表明,颤振发生时,竖向与扭转自由度以同频率但非零相位差的形式进行耦合,且相位差随风速与扭弯频率比的变化显著。受气动刚度影响,模型扭转振动频率随风速的增加单调下降,但即使对于初始扭弯频率比小于1的情况,颤振时仍然以竖向与扭转自由度耦合的形式发生,这一点与流线型断面的经典耦合颤振有明显的不同。该研究也反映了现行的公路桥梁抗风设计规范在体现扭弯频率比影响方面的不足。 展开更多

关键词 桥梁 风洞试验 后颤振 耦合特性 极限环振动

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