【摘要】：直升機(jī)擺振阻尼器動(dòng)力學(xué)特性建模對(duì)于直升機(jī)旋翼系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析中的結(jié)構(gòu)載荷、運(yùn)動(dòng)響應(yīng)和系統(tǒng)穩(wěn)定性三個(gè)主要研究方向都有重要的作用和意義。擺振阻尼器動(dòng)力學(xué)建模的難點(diǎn)在于阻尼器的種類(lèi)多樣,工作原理不盡相同,應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系非線性明顯,例如非線性最強(qiáng)的粘彈阻尼器動(dòng)力學(xué)特性受到激振頻率、應(yīng)變幅值、溫度等因素影響,同時(shí)粘彈材料的剛度非線性、直升機(jī)擺振阻尼器在前飛狀態(tài)下受到擺振一階和1/rev兩個(gè)頻率激勵(lì)的特殊工作狀態(tài)也是不可忽視的�，F(xiàn)有模型不能充分解決上述問(wèn)題,這給旋翼系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模帶來(lái)了不便,阻礙了旋翼系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析水平的提高。本文開(kāi)展了直升機(jī)旋翼擺振阻尼器非線性動(dòng)力學(xué)特性建模研究,發(fā)展了可以綜合考慮上述影響因素的直升機(jī)粘彈擺振阻尼器動(dòng)力學(xué)時(shí)域模型,并在此基礎(chǔ)上將建模方法向液彈阻尼器、液彈磁流變阻尼器進(jìn)行了擴(kuò)展,同時(shí)驗(yàn)證了建模方法的有效性。本文首先選取非線性最強(qiáng)的粘彈阻尼器作為研究對(duì)象,通過(guò)改進(jìn)得到了引入了溫度影響的基于內(nèi)變量場(chǎng)模型的粘彈材料本構(gòu)模型,并驗(yàn)證了模型的有效性,以此粘彈材料模型為基礎(chǔ)建立了嵌入式層壓粘彈阻尼器時(shí)域動(dòng)力學(xué)分析模型,模型采用有限元形式,針對(duì)嵌入式層壓粘彈阻尼器的金屬隔片和粘彈材料層層疊加的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)考慮了金屬隔片的慣性影響,分析了阻尼器在高頻激振下的動(dòng)力學(xué)特性。為了體現(xiàn)粘彈材料的剛度非線性,統(tǒng)一粘彈阻尼器的模型形式,引入非線性彈簧原件進(jìn)一步改進(jìn)了粘彈本構(gòu)模型建立了粘彈材料的剛度變化規(guī)律可變內(nèi)變量場(chǎng)本構(gòu)模型,利用上述材料模型對(duì)兩種不同剛度變化規(guī)律類(lèi)型的粘彈阻尼器進(jìn)行了建模,并驗(yàn)證了模型的有效性。進(jìn)行了粘彈阻尼器動(dòng)力學(xué)特性模型試驗(yàn)研究,通過(guò)對(duì)嵌入式層粘彈阻尼器、筒式粘彈阻尼器兩種阻尼器的動(dòng)力學(xué)性能測(cè)試得到應(yīng)力應(yīng)變遲滯回線,為動(dòng)力學(xué)理論模型的模型參數(shù)識(shí)別和模型驗(yàn)證提供了必要的數(shù)據(jù)。在試驗(yàn)中還同時(shí)得到了兩種不同類(lèi)型剛度變化規(guī)律的粘彈阻尼器動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。針對(duì)內(nèi)變量場(chǎng)模型參數(shù)較多,不便于用于其他類(lèi)型阻尼器的動(dòng)力學(xué)建模的問(wèn)題,建立了基于分?jǐn)?shù)階微積分理論的粘彈阻尼器分?jǐn)?shù)階導(dǎo)數(shù)模型。模型通過(guò)將傳統(tǒng)的二階整數(shù)階動(dòng)力學(xué)微分方程中的一階導(dǎo)數(shù)項(xiàng)替換為分?jǐn)?shù)階導(dǎo)數(shù)項(xiàng)得到,同時(shí)為了體現(xiàn)粘彈阻尼器的剛度非線性,增加了階次可變函數(shù),利用階次可變函數(shù)可以調(diào)整模型的剛度變化規(guī)律。由于分?jǐn)?shù)階導(dǎo)數(shù)模型的求解計(jì)算量隨求解區(qū)間長(zhǎng)度的增長(zhǎng)呈2次冪函數(shù)增長(zhǎng),在計(jì)算較長(zhǎng)區(qū)間時(shí)的計(jì)算量難以接受,引入短期記憶準(zhǔn)則將計(jì)算量的增長(zhǎng)隨求解區(qū)間長(zhǎng)度的增長(zhǎng)的關(guān)系變?yōu)榫�性增長(zhǎng)。通過(guò)數(shù)值模擬和計(jì)算與試驗(yàn)結(jié)果相對(duì)比驗(yàn)證了分?jǐn)?shù)階導(dǎo)數(shù)模型對(duì)于不同激振頻率、應(yīng)變幅值、雙頻激勵(lì)下的粘彈阻尼器動(dòng)力學(xué)特性描述的有效性。最后將基于分?jǐn)?shù)階微積分理論的的粘彈阻尼器動(dòng)力學(xué)特性建模方法向液彈阻尼器、液彈磁流變阻尼器的動(dòng)力學(xué)特性建模工作擴(kuò)展。通過(guò)增加初始階次可變方程引入由于電流強(qiáng)度的變化對(duì)于液彈磁流變阻尼器動(dòng)力學(xué)特性的影響。驗(yàn)證了利用粘彈阻尼器分?jǐn)?shù)階導(dǎo)數(shù)模型進(jìn)行液彈阻尼器、液彈磁流變阻尼器動(dòng)力學(xué)特性研究的可能性。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：V275.1

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2 胡國(guó)才;馬琳;張學(xué)軍;;直升機(jī)旋翼粘彈阻尼器定常響應(yīng)分析[J];直升機(jī)技術(shù);2010年02期

3 劉曉平,Bingen Yang;受粘彈阻尼器控制的軸向移動(dòng)弦系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析[J];振動(dòng)工程學(xué)報(bào);2001年03期

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本文編號(hào)：2571898