一种考虑模态匹配的薄壁结构动响应预测方法技术

本发明专利技术公开的一种考虑模态匹配的薄壁结构动响应预测方法，属于飞行器蒙皮结构动强度领域。本发明专利技术根据波长和结构特征长度的对比关系定义载荷模态与结构共振模态特征参数，构建考虑载荷空间模态和振动模态匹配条件的载荷积分项表达式，并将波长比Kn代入结构动响应的计算中，通过Kn表征动载荷空间相关性与结构耦合作用规律，实现考虑载荷空间模态和振动模态匹配的薄壁结构动响应预测。本发明专利技术不仅能够计算结构动响应的时频特性，同时能够获得动载荷空间模态与结构特征模态不同匹配条件下的结构动响应特性；通过动响应建模分析能够更有效阐明动载荷空间相关性致振规律和机制，通过调整Kn值满足最优模态匹配条件，抑制薄壁结构振动。动。动。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑模态匹配的薄壁结构动响应预测方法


[0001]本专利技术属于飞行器蒙皮结构动强度领域，具体涉及一种考虑载荷空间模态和振动模态匹配的薄壁结构动响应预测方法。

技术介绍

[0002]飞行器高速飞行过程中，高速气流在飞行器表面产生强的动载荷环境。强动载荷环境作用于飞行器蒙皮结构，会诱导蒙皮结构的剧烈振动，进而危害飞行器的结构安全和可靠性。动载荷通过飞行器蒙皮结构传入飞行器仪器舱还会产生强的噪声环境，进一步影响舱内声敏感设备的工作稳定性。随着航空航天飞行器技术的不断发展，飞行器飞行性能指标逐渐提高，高速、高机动等指标要求促使飞行器面临的动载荷环境更加严酷，从而对飞行器的研制提出更严峻的考验。开展高速飞行器动强度评估研究，发展高精度的动载荷环境建模及其致振响应耦合分析方法，解决飞行器结构安全设计的关键技术问题，是新一代航空航天飞行器研制的基本要求。
[0003]有限元、统计能量等方法是用于计算流致振动的常用数值方法。西安交通大学李跃明团队采用有限元方法研究了金属、夹心结构、复合材料等结构声振机理和特性。哈尔滨工业大学于开平课题组基于有限元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑模态匹配的薄壁结构动响应预测方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一、特征参数的定义：根据波长和结构特征长度的对比关系分别定义动载荷N
f
和结构特征模态N
s
的特征数；分别根据壁面湍流边界层内的扰动迁移速度U
c
和分析频率f定义动载荷模态波长λ
f
，根据结构尺寸a和结构特征模态特征数N
s
定义结构共振模态的波长λ
s
；根据动载荷模态波长、结构共振模态波长定义波长比K
n
；通过波长比K
n
表征载荷空间模态和振动模态的匹配状况，后续步骤二至四将波长比K
n
带入结构动响应的计算中去，得到不同匹配条件下的结构动响应规律；步骤二、关键参数的计算：根据动载荷功率谱、飞行器薄壁模型的几何尺寸、结构阻尼和密度、分析模态的特征频率分别计算获得结构在共振频率的阻抗、结构振动响应系数、振型积分项及载荷积分项，并将影响载荷空间模态和振动模态匹配条件的特征参数带入到载荷积分项的计算中，以便分析波长比K
n
对结构动响应的作用规律；步骤三、结构动响应计算：结合步骤一定义的特征参数和步骤二计算的关键参数计算结构动响应，并根据结构动响应计算结果绘制速度谱响应曲线(Kn
‑
Sv)；步骤四、根据步骤三预测得到结构速度谱响应曲线(Kn
‑
Sv)，分析动载荷模态和结构振动模态不同匹配条件下的动响应规律，获得抑制结构振动的最优模态匹配条件对应的Kn值。2.如权利要求1所述的一种考虑模态匹配的薄壁结构动响应预测方法，其特征在于：还包括步骤五，根据步骤四获得的抑制结构振动的最优模态匹配条件对应的K...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵小见，赵天泽，邵晓，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：