【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及矢量推进，尤其涉及一种轴对称矢量喷管非线性动力学分析方法。
技术介绍
1、轴对称矢量喷管可以实现全方位矢量推进，而且易于改装，应用广泛，结构十分复杂，该机构是一种高度欠约束的复杂机构，所以受到计算条件的限制，大部分对轴对称矢量尾喷性能了解都是通过试验台进行试验，而在实际工作过程中会出现试验台无法进行模拟的状态，例如高温变形、高温膨胀卡滞等问题，此时需要可靠的理论建模与非线性分析方法对整体机构极端工况下的动力学进行分析。
2、中国专利cn111859692a提供了一种轴对称矢量喷管作动系统受载分析建模方法，通过将作动系统a9转向控制环、拉杆、扩张调节片当前偏转状态的空间位姿与各扩张调节片气动负载特性相耦合，进行作动系统力学分析，从而建立矢量偏转受载分析力学模型，可准确描述轴对称矢量喷管a9作动系统在实际工作状态下的受载情况，从而为轴对称矢量喷管作动系统设计、试验提供重要理论基础。
3、中国专利cn113849913a提供了一种轴对称矢量喷管三维网格生成方法及装置，其中方法包括：确定轴对称矢量喷管的几何特征，根据所述轴对称矢量喷管的几何特征，确定用于约束计算域的控制曲线表达式；确定所述轴对称矢量喷管的当前矢量偏转角度；根据所述当前矢量偏转角度和所述控制曲线表达式，确定对应所述当前矢量偏转角度的目标计算域；根据预先设定的三维网格分布特征，在所述目标计算域内按照所述三维网格分布特征生成对应所述当前矢量偏转角度的三维网格，无需重复计算，只需代入控制曲线表达式进行计算即可，不仅生成速度快，且降低了计算量
4、中国专利cn115436038a提供一种轴对称矢量喷管单链路简化试验台，包括机架、简化a9环、简化a8环、扩张调节片、收敛调节片、驱动装置和加载装置；所述简化a9环和所述简化a8环为平面板状结构；所述驱动装置包括a8作动筒和a9作动筒；所述简化a9环与所述扩张调节片相连接；所述机架的竖直部上水平安装有导轨，所述简化a8环与所述导轨滑动连接；所述简化a8环转动安装有滚子，所述收敛调节片上固定安装有收敛骨架，所述滚子与所述收敛骨架表面紧密接触；所述加载装置包括连接收敛片作动筒和扩张片作动筒，所述收敛调节片与所述扩张调节片通过转动副相连接，该技术方案解决了现有的轴对称推力矢量喷管试验台加工周期长、装配繁琐、成本高等技术问题。
5、目前而言，对于轴对称矢量喷管的结构设计相关专利专利技术居多，而对于如何进行极端工况下的理论分析与理论建模方法研究十分稀缺。
6、轴对称矢量喷管可以实现全方位矢量推进，而且易于改装，应用广泛，结构十分复杂，该机构是一种高度欠约束的复杂机构，所以受到计算条件的限制，大部分对轴对称矢量尾喷性能了解都是通过试验台进行试验，而在实际工作过程中会出现试验台无法进行模拟的状态，例如高温变形、高温膨胀卡滞等问题，此时需要可靠的理论建模与非线性分析方法对整体机构极端工况下的动力学进行分析。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种轴对称矢量喷管非线性动力学分析方法，对轴对称矢量喷管非线性动力学进行分析研究，对实际机构中存在间隙柔性变形等问题进行模拟，并考虑实际工况下的高温变形等问题，进一步提高理论模型分析方法的精确度与正确性，将理论模型更加贴合实际结构与实际工况，预测极限状态下系统动力学结果与易发生故障位置，同时可以将分析所得结果运动到实际试验台与机构中。
2、为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：
3、一种轴对称矢量喷管非线性动力学分析方法，包括以下步骤：
4、步骤1：输入初始参数数据，并输出初始位置、速度、加速度；
5、步骤2：根据工况计算高温条件下间隙关节初始参数，并定义柔性构件与间隙关节相关参数；
6、步骤3：判断轴与衬套是否接触；若是，则接触力、摩擦力为零，执行下一步；若否，则计算间隙处接触力和摩擦力，计算磨损深度，执行下一步；
7、步骤4：计算温度与柔性产生的内容弹性力与变形；
8、步骤5：执行牛顿拉夫森迭代法，提高计算精度，降低计算残差；
9、步骤6：判断牛顿拉夫森迭代法残差向量的无穷范数是否小于10-10；若否，则返回步骤3；若是，则更新间隙大小，执行下一步；
10、步骤7：判断是否当前计算时间t大于最终计算时间tend；若否，则令t＝t+h，h表示步长，返回步骤2；若是，则结束。
11、进一步地，所述步骤1中，初始参数数据包括：构件初位置、速度、间隙关节弹性模量泊松比、轴与衬套半径大小、柔性杆件弹性模量、横截面积、节点单元数、工况温度。
12、进一步地，所述步骤3中，判断轴与衬套是否接触的具体方法为：
13、以碰撞深度δ正负作为判断轴与衬套是否接触的标准；如果δ<0，则没有发生接触；若δ>0或δ＝0，则发生接触。
14、进一步地，所述步骤3中，间隙处接触力和摩擦力的计算公式为：
15、
16、
17、
18、
19、其中，fn为法向接触力，k是刚度系数，n为碰撞指数，ce为恢复系数，是初始冲击速度，是相对穿透速度，ft为切向摩擦力，cf为摩擦系数，cd为修正摩擦系数，vt为相对切向速度，v1和v0是接触的相对切向速度的指定容差，ri、rj分别为衬套与轴的半径大小，υ是泊松比，e为弹性模量；
20、将接触力与摩擦力作为合外力矢量参与后续的计算。
21、进一步地，所述步骤3中，磨损深度的计算公式为：
22、
23、
24、
25、其中，h为磨损量即磨损深度，fn为法向载荷，sl为滑动距离，h为材料硬度，kw为磨损系数，a为接触面积，b为接触宽度，lc为接触长度，e*为等效弹性模量，ρ*为等效衬套与轴半径，ei、ej分别代表衬套和轴的弹性模量，υi、υj分别代表衬套和轴的泊松比；
26、将公式(11)计算的摩擦力代入公式(15)计算磨损深度并记录。
27、进一步地，所述步骤4中，温度与柔性产生的内容弹性力与变形的具体计算方法具体如下：
28、广义的弹性力qe表示为：
29、
30、其中，i是面积的二阶矩；qe是广义坐标向量，如下式：
31、
32、式中，[rk1 rk2]t是梁单元末端节点的绝对位置坐标，表示梁单元的绝对位置斜率，也表示柔性杆轴的切线方向，k＝u或w，u、w代表柔性单元前后两个节点；x是沿轴方向的局部坐标；
33、ξ、f、g为无量纲参数，定义如下式：
34、
35、rx、rxx如下式：
36、
37、其中，r代表点位置矢量；
38、柔性单元重力qg为：
39、
40、式中，ρ是材料的密度，v是ancf梁的体积本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种轴对称矢量喷管非线性动力学分析方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的轴对称矢量喷管非线性动力学分析方法，其特征在于：所述步骤1中，初始参数数据包括：构件初位置、速度、间隙关节弹性模量泊松比、轴与衬套半径大小、柔性杆件弹性模量、横截面积、节点单元数、工况温度。
3.根据权利要求1所述的轴对称矢量喷管非线性动力学分析方法，其特征在于：所述步骤3中，判断轴与衬套是否接触的具体方法为：
4.根据权利要求3所述的轴对称矢量喷管非线性动力学分析方法，其特征在于：所述步骤3中，间隙处接触力和摩擦力的计算公式为：
5.根据权利要求4所述的轴对称矢量喷管非线性动力学分析方法，其特征在于：所述步骤3中，磨损深度的计算公式为：
6.根据权利要求5所述的轴对称矢量喷管非线性动力学分析方法，其特征在于：所述步骤4中，温度与柔性产生的内容弹性力与变形的具体计算方法具体如下：
7.根据权利要求1所述的轴对称矢量喷管非线性动力学分析方法，其特征在于：所述步骤5的具体方法为：
8.根据权利要求1所述的轴
...【技术特征摘要】
1.一种轴对称矢量喷管非线性动力学分析方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的轴对称矢量喷管非线性动力学分析方法，其特征在于：所述步骤1中，初始参数数据包括：构件初位置、速度、间隙关节弹性模量泊松比、轴与衬套半径大小、柔性杆件弹性模量、横截面积、节点单元数、工况温度。
3.根据权利要求1所述的轴对称矢量喷管非线性动力学分析方法，其特征在于：所述步骤3中，判断轴与衬套是否接触的具体方法为：
4.根据权利要求3所述的轴对称矢量喷管非线性动力学分析方法，其特征在于：所述步骤3中，间隙处接触力和摩擦力的...
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