《结构动态设计基础》PPT课件.ppt

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1、导 弹 总 体 结 构 设 计导 弹 总 体 结 构 设 计导 弹 总 体 结 构 设 计 第五章 结构动态设计基础 5.1.1 结 构 动 态 设 计 的 任 务 与 内 容（ 1） 结 构 动 力 分 析 模 型 的 拟 定 ； （ 2） 结 构 动 力 固 有 特 性 的 分 析 、 设 计 与 试 验 ；（ 3） 动 环 境 与 动 载 荷 的 确 定 ；（ 4） 弹 体 结 构 动 态 响 应 的 分 析 与 试 验 ；（ 5） 弹 上 测 量 与 控 制 设 备 安 装 位 置 的 确 定 与 减 振 设 计 ；（ 6） 结 构 的 耦 合 振 动 分 析 ；（ 7） 进 行 颤

2、振 分 析 与 试 验 ， 以 确 定 结 构 颤 振 临 界 速 度 ；（ 8） 结 构 的 随 机 振 动 响 应 分 析 。 5.1.1 导 弹 结 构 动 态 设 计 的 过 程 结 构 系 统 设 计动 力 分 析结 构 动 态 设 计 过 程 包 括 ： 结构 系 统 设 计 、 动 力 分 析 和 修改 三 部 分 工 作 。 满 足 设 计 要求设 计 定 型结 构 设 计 技 术 要 求是 否 5.2.1 导 弹 结 构 动 态 固 有 特 性 的 特 点（ 1） 相 邻 两 固 有 频 率 之 差 在 不 同 频 段 分 布 不 均 匀 ， 在 某 些 频 段 十 分 密

3、集 ；（ 2） 导 弹 横 向 的 不 同 方 向 同 一 阶 两 个 固 有 频 率 往 往 很 接 近 ， 甚 至 相 等 ；（ 3） 在 各 阶 整 体 模 态 之 间 ， 存 在 一 些 局 部 模 态 ；（ 4） 轴 向 载 荷 、 舱 段 或 翼 面 的 连 接 接 头 、 边 界 条 件 等 因 素 对 模 态 有 重 要 影 响 。 5.2.2 导 弹 结 构 动 态 固 有 特 性 的 设 计 要 求（ 1） 应 远 离 动 载 荷 的 激 励 频 率 、 发 射 装 置 和 有 效 载 荷 基 本 固 有 频 率 ；（ 2） 弹 体 的 结 构 频 率 fg 通 常 应 高

4、 于 其 控 制 系 统 通 频 带 fe的 1.5 倍 以 上 ， 而 应 高 于 导 弹 角 自 振 频 率 f 的 5 10倍 ；（ 3） 使 导 弹 不 产 生 严 重 的 耦 合 振 动 现 象 ；（ 4） 导 弹 的 基 本 频 率 与 振 型 应 与 敏 感 装 置 的 位 置 设 计 相 互 协 调 。 5.2.3 导 弹 模 态 分 析 方 法 根 据 分 析 目 的 、 结 构 特 点 以 及 不 同 方 法 的 特 点 适 当 选 择 分 析 方 法 ， 必 要 时 也 可 以 采 用 两 种 方 法 进 行 分 析 比 较 。 5.2.4 提 高 模 态 分 析 精 度

5、 的 措 施（ 1） 提 高 所 建 立 的 分 析 模 型 的 准 确 性 ： 修 改 分 析 模 型 不 合 理 之 处 ； 通 过 试 验 数 据 修 正 模 型 ； 通 过 实 验 模 态 分 析 ， 实 施 计 算 模 型 的 修 改 。（ 2） 合 理 地 选 择 分 析 方 法 和 相 应 的 分 析 软 件 ；（ 3） 对 于 理 论 分 析 结 果 ， 应 当 进 行 详 细 、 深 入 的 模 态 特 征 分 析 。 5.2.5 调 整 全 弹 固 有 频 率 的 途 径（ 1） 改 变 全 弹 刚 度 和 质 量 的 大 小 与 分 布 尺 寸 、 面 积 、 厚 度 等

6、 几 何 参 数 ； 改 变 结 构 材 料 ； 结 构 内 部 或 边 界 的 支 持 条 件 ； 主 要 部 件 或 单 元 的 连 接 型 式 ； 集 中 质 量 的 数 量 、 分 布 或 大 小 。 （ 2） 利 用 动 特 性 修 改 和 灵 敏 度 分 析 技 术 5.3.1 导 弹 动 态 响 应 分 析 的 时 间 域 法（ 1） 直 接 积 分 法 特 点 ： 先 将 运 动 方 程 运 用 有 限 元 方 法 进 行 空 间 离 散 化 ， 变 偏 微 分 方 程 为 常 微 分 方 程 组 ： 再 对 时 间 变 量 进 行 各 种 差 分 离 散 。方 法 ： Wil

7、son-q 法 、 Newmarh 法 等 。（ 2） 模 态 迭 加 法 ( ) ( ) ( ) ( )t t t t Mx Cx Kx F 5.3.2 强 度 分 析 与 设 计（ 1） 结 构 动 态 响 应 分 析 方 法 的 选 择（ 2） 动 强 度 分 析（ 3） 弹 体 内 设 备 的 动 态 响 应（ 4） 动 态 设 计 中 减 小 响 应 的 一 般 措 施 实 施 频 率 隔 离 ； 增 加 结 构 阻 尼 ， 降 低 动 力 响 应 的 峰 值 ； 采 用 减 振 器 、 动 力 吸 振 器 等 装 置 降 低 响 应 峰 值 。 也 可 通 过 合 理 安 置 设

8、备 （ 包 括 位 置 ） ， 改 变 动 力 响 应 特 征 ； 控 制 系 统 的 使 用 条 件 ， 限 制 激 励 源 的 能 量 ； 避 免 结 构 与 相 关 系 统 发 生 严 重 的 动 力 耦 合 。 5.4.1 振 动 隔 离 的 基 本 原 理5.4.2 隔 振 系 统 的 设 计（ 1） 减 振 装 置 在 仪 器 设 备 上 的 安 装 位 置 设 计（ 2） 采 用 减 振 器 的 隔 振 设 计（ 3） 减 振 器 的 种 类 和 特 点 5.4.3 阻 尼 减 振 技 术（ 1） 粘 弹 阻 尼 材 料（ 2） 阻 尼 减 振 的 基 本 原 理（ 3） 结 构

9、 阻 尼 与 复 合 阻 尼 结 构 两 种 结 构 阻 尼 ： 系 统 阻 尼 和 材 料 的 内 摩 擦 阻 尼 ； 两 种 复 合 结 构 ： 自 由 阻 尼 结 构 和 约 束 阻 尼 结 构 。 5.4.3 阻 尼 减 振 技 术（ 4） 约 束 阻 尼 板 结 构 设 计 要 点 根 据 结 构 使 用 温 度 、 激 振 频 率 范 围 和 预 期 达 到 的 减 振 效 果 ； 确 定 结 构 的 振 型 ， 找 出 应 变 较 大 的 各 个 部 位 ， 贴 上 约 束 阻 尼 材 料 ； 在 结 构 的 质 量 和 刚 度 许 可 的 条 件 下 ， 应 尽 量 采 用 对

10、 称 夹 心 结 构 ， 通 过 设 计 ， 选 定 所 用 的 阻 尼 材 料 ， 确 定 阻 尼 层 厚 度 、 约 束 层 厚 度 和 结 构 的 损 耗 因 子 。 5.4.3 阻 尼 减 振 技 术（ 5） 阻 尼 板 的 设 计 计 算 步 骤 约 束 层 厚 度 的 确 定 阻 尼 层 厚 度 的 确 定 结 构 损 耗 因 子 的 确 定 5.5.1 静 气 动 弹 性 原 理（ 1） 升 力 面 的 发 散 翼 面 几 何 尺 寸 确 定 以 后 ， 防 止 静 发 散 的 主 要 途 径 是 ： 增 大 翼 面 的 扭 转 刚 度 ； 使 弹 翼 弹 性 轴 尽 量 接 近

11、 压 力 中 心 线 ； 限 制 飞 行 速 度 。 5.5.1 静 气 动 弹 性 原 理（ 2） 操 纵 面 效 率 降 低 与 反 效 提 高 反 效 临 界 速 压 的 主 要 途 径 是 ： 增 大 翼 面 的 扭 转 刚 度 ； 使 弹 翼 弹 性 轴 尽 量 接 近 压 力 中 心 线 ； 限 制 飞 行 速 度 。 5.5.1 静 气 动 弹 性 原 理（ 3） 超 声 速 飞 行 中 的 弯 曲 发 散 随 着 飞 行 速 度 的 增 加 ， 作 用 在 导 弹 上 的 气 动 力 迅 速 增 加 。对 超 声 速 飞 行 的 小 展 弦 比 弹 翼 来 说 ， 在 气 动

12、载 荷 作 用 下 ， 顺气 流 方 面 （ 弦 向 ） 翼 剖 面 的 翘 曲 ， 引 起 了 弦 向 弯 曲 变 形 。 这种 变 形 往 往 引 起 前 缘 迎 角 进 一 步 增 大 ， 从 而 导 致 气 动 力 进 一步 增 加 。 若 弹 翼 刚 度 不 够 ， 弹 性 恢 复 力 不 能 平 衡 气 动 力 时 ，这 种 弯 曲 变 形 将 不 断 扩 大 ， 直 至 结 构 破 坏 。 这 就 是 超 声 速 时弹 翼 的 弯 曲 发 散 现 象 。 细 长 的 导 弹 在 超 声 速 飞 行 时 ， 如 果 刚度 不 足 ， 也 会 发 生 弹 体 弯 曲 发 散 现 象 。 5.5.2 颤 振（ 1） 弯 曲 -扭 转 颤 振 发 生 的 机 理（ 2） 颤 振 分 析 基 本 原 理（ 3） 防 止 颤 振 的 措 施 避 免 各 种 固 有 频 率 互 相 接 近 ； 提 高 弹 翼 的 弯 曲 刚 度 与 扭 转 刚 度 ； 使 弹 翼 各 横 截 面 的 重 心 位 于 弹 性 轴 之 前 ； 使 操 纵 面 的 质 量 分 布 满 足 一 定 的 平 衡 条 件 。