帶非線性連接及限制連續(xù)體動(dòng)力學(xué)建模方法及響應(yīng)研究.pdf

1、現(xiàn)代航天器任務(wù)趨于多樣化、復(fù)雜化,有效載荷中的功能模塊增多,整體結(jié)構(gòu)中連接結(jié)構(gòu)的種類和數(shù)量也隨之增加,隨著新型輕質(zhì)材料的大量采用及結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化,航天器結(jié)構(gòu)的非線性振動(dòng)問(wèn)題逐漸凸顯。自1997年航天器頻率漂移現(xiàn)象首次提出以來(lái),其成因機(jī)理一直都備受關(guān)注,一些觀點(diǎn)認(rèn)為連接結(jié)構(gòu)及大量采用的復(fù)合材料導(dǎo)致了這一非線性現(xiàn)象,但是尚未有定論,而對(duì)其進(jìn)行研究對(duì)于保證發(fā)射安全及優(yōu)化星箭力學(xué)環(huán)境匹配都具有重要意義。本文針對(duì)航天器的頻漂機(jī)理研究問(wèn)題,從連接結(jié)構(gòu)

2、非線性出發(fā),取帶連接結(jié)構(gòu)及限制的梁為對(duì)象,研究了一些非線性因素對(duì)其頻漂的影響,并對(duì)帶非線性邊界條件及限制的連續(xù)體動(dòng)力學(xué)建模方法理論進(jìn)行了深入的研究,提出了新的研究方法、取得了較好的研究結(jié)果。
　　航天器連接結(jié)構(gòu)的種類繁多,其中普遍存在的非線性因素包括間隙,遲滯,面內(nèi)摩擦力等。在處理帶非線性邊界條件連續(xù)體系統(tǒng)的振動(dòng)問(wèn)題時(shí),常見(jiàn)的兩大類方法包括力積分法及振型轉(zhuǎn)換法,經(jīng)典的振型轉(zhuǎn)換法能處理簡(jiǎn)單的間隙非線性邊界問(wèn)題,但是尚未見(jiàn)有文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)用

3、其研究其他復(fù)雜非線性邊界條件(如遲滯等)問(wèn)題,適用范圍小,針對(duì)這一特點(diǎn),本文提出了一種基于振型轉(zhuǎn)換思想的適用廣泛的方法——相對(duì)振型轉(zhuǎn)換法,并通過(guò)Iwan模型將遲滯邊界條件離散為分段線性邊界條件,首次利用振型轉(zhuǎn)換思想研究了帶遲滯邊界條件的連續(xù)體振動(dòng)響應(yīng)問(wèn)題,揭示了遲滯非線性對(duì)系統(tǒng)頻漂的影響,然后進(jìn)行了參數(shù)研究,研究了Iwan模型參數(shù)以及方法等對(duì)響應(yīng)的影響。在研究過(guò)程中,建立了基于時(shí)間驅(qū)動(dòng)的Iwan模型,方便了系統(tǒng)總體模型求解。
　　

4、利用相對(duì)振型轉(zhuǎn)換法研究了端點(diǎn)帶雙橫向阻擋連續(xù)體梁的振動(dòng)響應(yīng),揭示了系統(tǒng)的多周期運(yùn)動(dòng)及混沌運(yùn)動(dòng),通過(guò)與力積分法對(duì)比驗(yàn)證了方法的正確性,并進(jìn)行了參數(shù)研究,研究了阻擋剛度,模態(tài)阻尼等對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)的影響。
　　連接結(jié)構(gòu)不單存在于連續(xù)體端點(diǎn),而可能存在于任意位置,基于變分原理,本文推導(dǎo)了任意處存在任意分段線性限制及可轉(zhuǎn)換為分段線性限制的連續(xù)體系統(tǒng)的相對(duì)振型轉(zhuǎn)換法處理步驟,擴(kuò)展了其適用范圍,通過(guò)推導(dǎo)進(jìn)一步驗(yàn)證了方法的正確性,然后利用推導(dǎo)得到方法