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分离冲击边界问题的建模与仿真

2020-12-02阅读(343)

分离冲击边界问题的建模与仿真

论文摘要

机载导弹的发射经历着复杂动力学过程,存在复杂的结构连接边界。飞行器和武器发射装置这类复杂结构,其连接存在着非线性、不确定性、时变性等复杂动力学问题,研究具有较大的挑战性。利用通常较易得到的系统响应信号来辨识结构连接,一直是近二十年来世界航空航天领域和振动工程界十分关注的研究热点。目前,结构的体系化研究是冲击系统动力学的一个重要的研究方向。本文建立了分离冲击条件下机载导弹与发射滑轨系统结构连接的刚-柔混合动力学模型,克服了以往的静态建模与分析。利用二次开发实现了弹-架系统的边界条件模拟并应用仿真软件MSC.ADAMS/Vibration进行了系统动力学分析,从而避免了实际检测只能在设计的后期进行且费用高昂的弊病。研究了在低频振动下连接结构的刚度和阻尼对系统的动力学特性影响,尝试了使用单个用户子程序在建模中的应用,对MSC.ADAMS中探求求解问题的新途径进行了展望。本文基于“一类受高斯白噪声激励的非线性动力学方程能通过求解对应得FPK方程得到精确稳态解。”这一结果建立了含有连接结构的导弹滑轨一阶非线性动力学方程,引入白噪声和基于非线性回复力与概率密度之间的关系,通过求解对应的FPK方程的稳态解,对弹-架系统的连接刚度系数作出辨识。仿真验证表明该辨识方法能较好地对此类非线性系统的结构连接参数加以识别。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 研究背景及问题的提出
  • 1.2 国内外研究现状及发展分析
  • 1.2.1 正问题研究
  • 1.2.2 反问题研究
  • 1.3 连接参数辨识研究存在的问题
  • 1.4 本文关注的问题及论文的结构安排
  • 第二章 多体系统动力学的建模与求解
  • 2.1 多体系统动力学问题
  • 2.1.1 机械系统的多体动力学模型
  • 2.1.2 多刚体动力学方程
  • 2.1.3 多柔体动力学方程
  • 2.1.4 多体系统动力学的求解
  • 2.2 MSC.ADAMS 分析软件
  • 2.2.1 MSC.ADAMS 软件的主要特点
  • 2.2.2 MSC.ADAMS 在工程中的用途
  • 2.3 本章小结
  • 第三章 弹-架动力学系统的建模与仿真
  • 3.1 导弹有限元模型及其模态分析
  • 3.1.1 导弹有限元模型的建立
  • 3.1.2 导弹模态分析的假设
  • 3.1.3 导弹的模态分析
  • 3.2 模态中性文件的生成
  • 3.2.1 MSC.Nastran 生成MNF 文件
  • 3.2.2 弹性体模型的校验
  • 3.2.3 用 ADAMS/Flex 模块建立柔体模型
  • 3.3 导弹与导轨之间的连接结构
  • 3.3.1 无质量的哑元
  • 3.3.2 哑物体的施加和其局部坐标系的建立
  • 3.3.3 赫兹接触理论
  • 3.3.4 连接结构的力学模型
  • 3.3.5 连接结构的实现
  • 3.3.6 MSC.ADAMS/view 函数在建模中的应用
  • 3.3.7 弹-架系统的非线性连续系统振动模型
  • 3.4 MSC.ADAMS 用户子程序在建模中的应用
  • 3.4.1 用户子程序
  • 3.4.2 MSC.ADAMS 的体系结构
  • 3.4.3 用户自定义函数
  • 3.4.4 子程序的使用
  • 3.5 弹-架动力学系统特性分析
  • 3.5.1 MSC.ADAMS/Vibration 振动分析模块的功能
  • 3.5.2 MSC.ADAMS/Vibration 振动分析模块的处理过程
  • 3.5.3 连接结构对系统整体特性的影响
  • 3.6 本章小结
  • 第四章 基于FPK 方程的连接结构非线性辨识方法
  • 4.1 Fokker-Planck-kolmogorov（FPK）法
  • 4.1.1 n 自由度线性振动系统的一阶矩阵微分方程
  • 4.1.2 n 自由度非线性振动系统的一阶矩阵微分方程
  • 4.1.3 伊藤随机微分方程的解的性质
  • 4.1.4 伊藤随机微分方程的马尔可夫过程解唯一性所满足的条件
  • 4.2 FPK 方程稳态解
  • 4.3 弹-架系统连接刚度的仿真与辨识
  • 4.3.1 弹-架系统结构模型的导出
  • 4.3.2 非线性参数辨识过程
  • 4.4 实现过程
  • 4.4.1 高斯白噪声的模拟及其在SIMULINK 下的处理方法
  • 4.4.2 Simulink 仿真框图
  • 4.4.3 仿真结果
  • 4.5 本章小结
  • 第五章 全文总结与展望
  • 5.1 全文总结
  • 5.2 进一步的工作
  • 参考文献
  • 致谢
  • 在学期间研究成果及发表的学术论文

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