一、火箭非线性动力学行为研究中的若干问题(论文文献综述)
郑彤[1](2019)在《基于浮动坐标与绝对坐标的柔性梁和柔性板多体系统动力学研究》文中认为在航空、航天、兵器和许多复杂机械系统等工程领域中,存在着大量的由柔性梁和柔性板为基本构件组成的柔性多体系统,对这类系统动力学性态的精确把握,将有助于该类系统的结构设计和优化。本学位论文对由柔性梁和柔性板构成的多体系统的动力学建模和仿真进行了研究。本文分别在浮动坐标系方法和绝对节点坐标法这两个框架下对柔性梁、柔性板,以及由这类构件组成的柔性多体系统的动力学问题进行了研究,主要内容涉及刚柔耦合、几何大变形、温度效应、塑性效应等学术点。本文的具体研究工作和成果主要有:第一,基于浮动坐标系法建立了作空间三维大位移运动的柔性矩形薄板、变厚度板和梯形板的刚柔耦合动力学模型。考虑了柔性板的面外变形和面内变形,在定轴转动时考虑了轴向惯性力带来的附加刚度项;编制了相应的动力学仿真程序,对柔性板的动力学进行了仿真计算。论文同时对MSC.ADAMS软件在处理柔性板做高速转动时的刚柔耦合动力学问题的性能进行了研究,结果表明MSC.ADAMS在处理高转速柔性板的动力学问题时会出现计算误差过大,甚至计算发散的情形。第二,基于浮动坐标系法建立了作空间三维大位移运动的考虑温度效应的复合材料柔性板多体系统的刚柔耦合动力学模型。模型中考虑了复合材料板的铺层角、铺层层数等板的结构参数,并将温度效应引入动力学模型中;编制了相应的动力学仿真程序,对复合柔性板进行了动力学仿真计算,并分析了铺层角、铺层层数、温度对复合材料柔性板动力学性态的影响。采用Recurdyn建模对车辆的平顺性问题进行了动力学建模与仿真,通过对不同路况下车辆的运行情况的仿真,说明了Recurdyn建立模型的准确性以及仿真的正确性。第三,系统研究了绝对节点坐标法的动力学建模理论,并采用绝对节点坐标法,建立了二维和三维柔性大变形梁多体系统的动力学模型;编制了动力学仿真软件,并对柔性梁多体系统大变形动力学算例进行了仿真,仿真结果与现有文献结果进行了比较,验证了本文所提出的模型的正确性。并采用绝对节点坐标法对旋转柔性梁的频率进行了分析,分析了中心刚体、附加质量对旋转柔性梁频率的影响。第四,介绍了带结构阻尼的绝对节点坐标方程,并对二维柔性梁在有阻尼作用下的天线展开过程进行了仿真分析,给出了几种不同阻尼系数下柔性梁运动情况,并分析了阻尼在展开过程中产生的重要影响。针对缠绕肋材料特性,运用绝对节点坐标法进行了仿真,解释了展开过程中出现的不常见的情况。第五,采用多体系统动力学组集的方法,研究了基于绝对节点坐标法的柔性板的大变形动力学问题,建立了柔性薄板和柔性板大变形多体系统动力学模型;编制了基于绝对节点坐标法的柔性板动力学仿真软件,并对柔性板多体系统大变形动力学算例的仿验证了本文方法的可行性。第六,基于绝对节点坐标法,研究了柔性板和柔性梁的弹塑性模型以及失效模型,并对柔性梁、板的弹塑性模型进行了仿真,通过算例验证了本文方法的可行性。第七,对航空发动机的机匣包容性问题进行了动力学仿真,包含了外侧缠绕复合材料机匣、附加轴向加强筋机匣、在不同位置释放的动力学仿真。此外,开展了机匣包容性的打靶实验验证,包含了复合材料靶板、加强筋靶板以及不同打击部位对机匣包容性的影响,为机匣设计以及强度分析提供了参考。
刘欣[2](2019)在《中国物理学院士群体计量研究》文中进行了进一步梳理有关科技精英的研究是科学技术史和科学社会学交叉研究的议题之一,随着中国近现代科技的发展,中国科技精英的规模逐渐扩大,有关中国科技精英的研究也随之增多,但从学科角度进行科技精英的研究相对偏少;物理学是推动自然科学和现代技术发展的重要力量,在整个自然科学学科体系中占有较高地位,同时与国民经济发展和国防建设密切关联,是20世纪以来对中国影响较大的学科之一;中国物理学院士是物理学精英的代表,探讨中国物理学院士成长路径的问题,不仅有助于丰富对中国物理学院士群体结构和发展趋势的认识,而且有助于为中国科技精英的成长和培养提供相关借鉴;基于此,本文围绕“中国物理学院士的成长路径”这一问题,按照“变量——特征——要素——路径”的研究思路,引入计量分析的研究方法,对中国物理学院士这一群体进行了多角度的计量研究,文章主体由以下四部分组成。第一部分(第一章)以“院士制度”在中国的发展史为线索,通过对1948年国民政府中央研究院和国立北平研究院推选产生中国第一届物理学院士,1955年和1957年遴选出新中国成立后的前两届物理学学部委员、1980年和1991年增补的物理学学部委员、1993年后推选产生的中国科学院物理学院士、1994年后的中国科学院外籍物理学院士和中国工程院物理学院士,及其他国家和国际组织的华裔物理学院士的搜集整理,筛选出319位中国物理学院士,构成本次计量研究的样本来源。第二部分(第二至九章)对中国物理学院士群体进行计量研究。首先,以基本情况、教育经历、归国工作,学科分布、获得国内外重大科技奖励等情况为变量,对中国物理学院士群体的总体特征进行了计量分析;其次,按照物理学的分支交叉学科分类,主要对中国理论物理学、凝聚态物理学、光学、高能物理学、原子核物理学这五个分支学科的院士群体特征分别进行了深入的计量分析,对其他一些分支交叉学科,诸如天体物理学、生物物理学、工程热物理、地球物理学、电子物理学、声学、物理力学和量子信息科技等领域的院士群体的典型特征进行了计量分析,分析内容主要包括不同学科物理学院士的年龄结构、学位结构、性别比例,在各研究领域的分布、发展趋势和师承关系等;再次,在对各分支交叉学科物理学院士的基本情况和研究领域计量分析的基础上,对不同学科间物理学院士的基本情况进行比较研究,对中国物理学院士研究领域和代际演化进行趋势分析。第三部分(第十章)在第二部分计量分析的基础上,总结归纳出中国物理学院士的群体结构特征、研究领域和代际演化的趋势特征。中国物理学院士的群体结构呈现整体老龄化问题严重,但近些年年轻化趋向较为明显,整体学历水平较高,同时本土培养物理学精英的能力增强,女性物理学院士占比较低但他们科技贡献突出,空间结构“集聚性”较强,但近些年这种“集聚性”逐渐被打破等特征;中国物理学院士的研究领域呈现出,物理学科中交叉性较强的研究领域具有极大的发展潜力,应用性较强的研究领域产业化趋势明显,当代物理学的发展与科研实验设施的关系越发紧密等趋势特征;中国物理学院士的代际演化呈现出,新中国成立初期国家需求导向下的相关物理学科迅猛发展,20世纪80年代以来物理学院士研究兴趣与国家政策支持相得益彰,21世纪以来物理学院士个体对从事学科发展的主导作用越来越大等趋势特征。第四部分(第十一章)通过分析中国物理学院士群体的计量特征得出中国物理学院士的成长路径。宏观层面,社会时代发展大背景的影响一直存在,国家发展战略需求导向要素有所减弱,国家科技管理制度的要素影响有所增强,中国传统文化对物理学院士成长潜移默化的影响;中观层面,物理学学科前沿发展需求的导向要素显着增强,空间结构“集聚性”的影响逐渐在减弱,师承关系的影响主要体现于学科延承方面;微观层面,性别差异对物理学家社会分层的影响很弱,年龄要素对物理学院士成长具有一定的影响,个人研究兴趣对物理学院士的成长影响增强;可见中国物理学院士受社会时代背景、中国传统文化的影响一直存在,受国家发展战略需求的导向影响有所减弱,而受物理学学科前沿发展和物理学家个人研究兴趣的导向逐渐增强,进而得出中国物理学院士的社会分层总体符合科学“普遍主义”原则的结论。最后,在中国物理学院士的群体发展展望中,提出须优化中国物理学院士年龄结构和培养跨学科物理科技人才,辩证看待中国物理学院士空间结构的“集聚性”和师承效应,发挥中国物理学院士的研究优势弥补研究领域的不足,增加科研经费投入和完善科技奖励机制,不断加强国家对物理学的支持力度等建议,以促进中国物理学院士群体的良性发展和推动我国从物理学大国发展为物理学强国。
曹爽[3](2019)在《捆绑连接结构局部非线性及对火箭动力学行为的影响分析》文中研究说明捆绑连接结构作为捆绑火箭芯级和助推器之间的关键传力部件,其力学特性影响火箭的动力学行为,进而影响火箭发射的安全性和可靠性。捆绑连接结构固有的间隙、摩擦、接触、预紧力等因素使其具有明显的局部非线性力学特性,开展捆绑连接结构局部非线性及其对火箭动力学行为的影响分析具有重要意义。本文以某新型捆绑火箭为研究对象,开展了捆绑连接结构非线性力学特性分析、简化建模与模型参数辨识、考虑捆绑连接结构局部非线性的火箭动力学建模、捆绑连接结构局部非线性对火箭动力学行为的影响分析等工作。主要研究内容如下:(1)针对两种典型的捆绑连接结构,基于其精细有限元模型进行了非线性静动力学特性分析,准确获取了两种结构的非线性力学特性;研究了爆炸螺栓预紧力、爆炸螺栓半径和分离筒厚度对捆绑连杆力学特性的影响,为后续准确模拟捆绑连接结构和展开更加准确的火箭结构动力学分析奠定了基础。(2)提出了捆绑连杆的简化机理模型,根据力状态映射法构建捆绑连杆的力状态映射曲面,从而对捆绑连杆的简化机理模型进行参数辨识;通过对比捆绑连杆有限元模型和简化参数模型的动响应结果,验证参数辨识结果的可靠性。(3)以一般形式捆绑火箭为研究对象,建立了考虑火箭刚体运动、火箭弹性振动、贮箱液体晃动和捆绑连接结构局部非线性的火箭小偏差姿态动力学方程;基于伪力法对火箭的弹性振动方程进行求解,介绍了考虑捆绑连接结构局部非线性的动力学方程组求解算法,分析了捆绑连接结构局部非线性对火箭姿态运动的影响。(4)基于Timoshenko梁理论建立了考虑捆绑连接结构局部非线性的捆绑火箭有限元模型,分析了捆绑连接结构局部非线性对火箭树立在发射台阶段动力学特性的影响;模拟火箭前3s加载情况,分析了捆绑连接结构局部非线性对火箭动响应的影响。本文研究成果对准确预示捆绑火箭的动特性和动响应,提高姿控精度和可靠性,确保火箭的安全可靠发射具有重要的工程价值。
马伟华[4](2018)在《高过载下固体推进剂装药结构完整性试验与仿真分析》文中指出炮射导弹、增程炮弹、末段修正迫击炮弹等新型弹药广泛采用了固体火箭发动机作为动力装置。这类弹药在发射瞬间的轴向过载高达5 000 g~15 000 g,对固体火箭发动机及其推进剂装药的结构完整性和安全性提出了挑战。因此,本文针对高过载环境开展了固体推进剂装药动态响应测试、动态力学性能测量、结构完整性和安全性分析等研究工作,旨在为这类发动机的设计和评估提供理论和试验支持。全文的工作主要包括以下几个方面:(1)设计了炮射试验方案,以火炮发射测试弹的方式复现高过载环境,测试弹由制式弹壳改造而成,内部安装固体推进剂装药和弹载测试系统。所设计的弹载测试系统实现了对高过载下装药顶端面轴向位移、装药外侧面对药壳的接触应力和过载时间曲线的测量。基于该试验方案,开展了HTPB推进剂和CMDB推进剂模拟药柱的炮射试验。试验验证了测试弹回收方案的可行性,成功地回收了测试弹并获得了测试数据。试验中最高轴向过载达到了8 102 g,成功测试了装药顶端面的轴向位移和装药对壳体的接触应力。(2)针对目前过载载荷下装药结构完整性分析大多采用静态本构参数的情况,本文采用材料万能试验机、高速液压伺服试验机和分离式霍普金森压杆(SHPB)装置对HTPB和CMDB推进剂开展了单轴压缩试验,获得了其静、动态力学性能数据。通过数据对比,证明了采用动态力学性能数据的必要性。针对HTPB推进剂,建立了基于Prony级数表示的松弛模量的本构方程。针对CMDB推进剂,采用了Schapery非线性粘弹性本构模型表征其动态力学性能,并改进了其软化函数的方程形式。建立了基于推进剂动态本构模型和非线性有限元理论的有限元分析模型,对固体推进剂的炮射过程进行了仿真分析。(3)采用有限元方法依次对炮射过载下HTPB装药的力学响应和高初温50°C发射条件下炮射导弹固体火箭发动机的热安全性进行了分析。在所研究的HTPB装药炮射过程中,装药的变形过程可以分为膨胀段、内孔收缩段和恢复段三个阶段。装药的应力应变分布随炮射过程可以分为分层段、r型段和应力集中段三个阶段。r型段中存在着由于装药与壳体的接触而产生的r型高应力区域。基于CMDB推进剂的Schapery本构模型,分析了某高初温发射条件下的炮射导弹固体火箭发动机的热安全性,得到了该发动机解体失效的原因。参考固体推进剂摩擦感度试验,提出了一种装药在摩擦作用下热安全性的评价方法,并研究了装药与壳体间缝隙宽度对装药的热安全性的影响。
曹登庆,白坤朝,丁虎,周徐斌,潘忠文,陈立群,詹世革[5](2019)在《大型柔性航天器动力学与振动控制研究进展》文中认为随着航天重大工程的逐步实施,航天器正朝着超高速、超大尺度、多功能的方向发展,其面临的发射和运行环境也更加恶劣.航天器发射过程中的振动及其主/被动控制、在轨运行中大型柔性航天器动力学建模与动态响应分析、结构振动与飞行器姿态的混合控制等问题越来越复杂且难于处理;航天器结构的大型化和柔性化(如大阵面天线和太阳翼等)也对其地面试验和半实物仿真提出了挑战.本文着重介绍大型柔性航天器涉及到的动力学与振动控制问题,包括航天器发射过程中的整星隔振,大型柔性结构动力学建模与振动响应分析,大型柔性航天器的结构振动与姿轨控耦合动力学及其混合控制等.提炼出航天动力学与控制领域中亟待解决的若干基础科学问题,包括:多刚柔体系统动力学建模与模型降阶(涉及大变形柔性体动力学建模、多求解器合作仿真、模型降阶、组合结构动力学建模的解析方法等);复杂结构状态空间模型构建方法与能控性(涉及状态空间模型构建的理论与实验方法、复杂结构振动控制系统的能观性与能控性等);航天器姿态运动与大型柔性结构振动的混合控制律设计(涉及姿态机动与结构振动的鲁棒混合控制、执行机构与压电控制器的协同控制等).
陈兵[6](2018)在《宽包线吸气式运载器机体/推进一体化耦合设计与分析》文中指出吸气式高超声速运载器是未来航天运输系统的重要发展方向。该类飞行器一般采用机体和发动机高度集成的构型,机体/推进一体化设计是其关键技术之一。相对于巡航类飞行器,吸气式运载器有着极宽的飞行包线,气动和推进耦合严重,兼顾高低速条件下的一体化性能存在很大困难;而且,该类飞行器尺度较大,结构变形带来了强烈的非线性流-固耦合现象,使机体/推进一体化问题更加复杂。本文以吸气式组合动力运载器为背景,研究宽包线、大尺度飞行器的机体/推进一体化设计,以及由此引发的内外流耦合、流-固耦合、流-固-热耦合和流-固-推进耦合等问题,建立适用于该类飞行器的一体化总体设计和分析方法,为该类飞行器的发展提供技术支撑。主要的研究内容如下:(1)针对宽包线吸气式运载器中存在的各类耦合和匹配问题,提出了基于多点/多目标优化的宽包线机体/推进一体化耦合设计流程,并针对给定的运载器背景,开展了一体化设计。通过分析宽包线机体/发动机一体化设计需求,提出了采用多个评估点及权重系数的一体化性能评价指标;针对一体化设计的复杂性,建立了分阶段的包含7个步骤的宽包线一体化设计流程;根据运载器的实际飞行特点,明确了机体/推进一体化的主要耦合问题,给出了对应的求解思路;以吸气式组合动力运载器为对象,开展一体化设计的应用研究。(2)针对机体/推进一体化设计中快速和高精度的性能分析需求,改进了一种适用于宽来流条件的“CFD+准一维流”的内外流耦合高效分析方法。通过分析一体化构型复杂的内外流耦合特征,引入隔离段核心流和燃烧室热壅塞问题处理方式,改进了准一维流方法,适应于Ma2-8+的双模态冲压发动机一体化性能分析;对比文献的实验结果和火箭基组合循环动力(RBCC)运载器机体/推进一体化自由射流风洞的实验结果,验证了所发展方法的计算精度。(3)针对前体/进气道压缩面壁面的高动压和高热流飞行环境,建立适应于多层防热壁板的流-固-热多场耦合分析方法,研究了进气道壁板的非线性流-固-热耦合问题。基于Von Karman大变形板理论和二阶活塞理论,改进了一类用于壁板的双向流-固-热耦合分析方法;分析了不同马赫数下进气道一级和二级压缩面壁板的非线性流-固及流-固-热耦合现象和机理,通过研究自由来流条件下阻尼和壁板长宽比对稳定边界的影响,明确了长宽比是影响壁板流-固耦合稳定边界的重要因素,且气动热影响下的壁板流-固耦合特性的时间效应对一体化性能有较大的负面影响。(4)针对宽包线变几何进气道唇口附近存在的复杂波系条件,建立了适用于进气道唇口的流-固耦合分析方法,研究了变几何进气道唇口的非线性流-固耦合问题。基于Hamilton原理和二阶活塞理论推导了进气道唇口的流-固耦合运动方程,并基于该方程研究了进气道唇口在不同参数影响下的非线性流-固耦合现象,明确了不同非线性刚度形式和马赫数状态对唇口的非线性流-固耦合现象的影响,且对比分析了不同动力学参数对耦合特性的影响强弱关系。(5)提出了一种基于本征正交分解技术(POD)的几何非线性结构动力学降阶策略,结合POD在流场快速预测中的应用,以及“CFD+准一维流”的内外流场耦合分析方法,发展了一体化流-固-推进快速耦合分析方法。采用该方法研究机体/推进一体化布局的流-固-推进耦合问题,明确了壁板的流-固耦合振动对一体化性能的影响。
张宇飞[7](2018)在《两类流-固耦合系统的非线性动力学研究》文中认为变流速输流管和浸液运动板这两类流-固耦合系统在工业领域中具有十分广泛的应用。输流管系统存在于航空航天工程、核工业、海底输油管道工程、水动力工程等领域,变流速输流管的流-固耦合非线性振动在严重的情况下会导致系统的损坏,因而在工程实际中越来越受到重视。另外,轴向运动板是一种常见的工程结构,在船舶海洋工程与机械工程等领域中,轴向运动板经常与液体相互接触,因而也会产生流-固耦合振动。随着科学技术的飞跃发展和认识上的不断深化,以及非线性动力学理论的不断发展和完善,越来越多的学者开始关注变流速输流管和浸液运动板系统的非线性振动问题,并在研究中发现了许多新的现象。本文综合应用多尺度法、Galerkin方法以及能量相位法,分析了参数激励和外激励共同作用下悬臂输流管道的非线性振动特性,并研究了竖直浸没于液体中的轴向运动矩形板的参数振动及非线性振动,所做的工作主要有以下几个方面:(1)针对在参数激励和外激励共同作用下悬臂输流管的非线性动力学问题,同时考虑了管道变形的几何非线性和管道材料的粘弹性本构关系,利用Hamilton原理建立了竖直悬臂输流管在脉动流和横向外载荷共同作用下的动力学模型。(2)在主参数共振、1/2亚谐共振和1:2内共振情况下,综合利用多尺度法和Galerkin方法对悬臂输流管偏微分运动方程进行摄动分析,得到了共振情况下的平均方程。通过数值模拟研究,得到了悬臂输流管系统的共振响应曲线,同时,分析了该系统的分叉曲线、二维相图、波形图、三维相图和频谱图,分析了参数激励和外激励的变化对竖直悬臂输流管非线性振动的影响。当系统其它参数固定不变,只改变管内流体速度或激励频率时,系统呈现出周期运动与混沌运动交替出现的变化规律。系统的共振响应曲线中含有跳跃和饱和等现象,非线性系统的共振曲线具有多解性。(3)综合运用多尺度法和Galerkin方法,对悬臂输流管的运动偏微分方程进行摄动分析,得到1:3内共振和主参数共振情况下的平均方程,求得了幅频响应方程,并且研究了系统的共振响应。对平均方程进行数值模拟得到系统的分叉图、相图、波形图和Poincare截面图。分析结果表明,该系统具有硬弹簧特性,幅频响应曲线及振幅曲线均存在跳跃现象,非线性运动形式复杂。随着流速或外激励的增大,系统均能出现周期运动和混沌运动交替变化的运动规律。(4)首次应用能量相位法研究了悬臂输流管在简谐外激励和脉动内流作用下的多脉冲轨道及混沌动力学。建立了脉动内流作用下输流管道的动力学运动方程。在主参数共振、1/2亚谐共振和1:2内共振的情况下,综合应用多尺度法和Galerkin法得到了四维平均方程,并应用规范型理论对平均方程进行化简。应用能量相位法分析所得的规范型方程,发现系统存在多脉冲混沌跳跃现象。数值模拟结果也验证了悬臂输流管多脉冲混沌跳跃现象的存在。综合理论和数值仿真结果,证实了悬臂输流管道中存在Smale马蹄意义下的混沌运动。(5)针对浸没于液体中的轴向运动黏弹性板,考虑其速度具有脉动变化规律,根据经典薄板理论以及达朗贝尔原理,得到该系统的横向振动控制微分方程。假定液体为无粘、无旋、不可压缩的理想流体,流体对板的动压力由板的附加质量来描述。应用多尺度法分析系统的偏微分方程及边界条件。根据可解性条件及Routh-Hurwitz判据,确定系统和式组合共振与差式组合共振的失稳区域,并讨论了不同参数对系统两种组合共振失稳区间的影响。(6)采用速度势函数及Bernoulli方程描述流体对板的动压力,根据经典薄板理论及von Karman非线性几何关系,得到了浸没于液体中轴向运动矩形板的非线性运动微分方程。应用多尺度法求解系统的非线性偏微分方程,根据可解性条件,获得系统的非线性频率。分析了浸液轴向运动板的1:1内共振及1:3内共振现象,并讨论了系统参数对该流-固耦合系统非线性动力学特性的影响。
刘佳琦[8](2015)在《具有POGO振动的捆绑火箭建模与姿态控制》文中研究指明运载火箭的设计水平决定一个国家进入太空的能力和航天活动的规模,其姿态稳定性是完成发射任务的重要保障。对于采用液体燃料作为推进剂的大型运载火箭,必须考虑推进系统推力脉动和箭体弹性振动的耦合作用对姿态稳定性的影响,而这类耦合振动被称为POGO振动。传统力学分析方法对于POGO振动相关问题的研究是基于串联多级火箭一维梁结构动力学模型,然而随着我国新型大推力捆绑火箭的研制成功,这种一维梁结构动力学模型存在一定的局限性,无法反映捆绑火箭复杂三维POGO振动特点。针对上述问题,本学位论文深入研究了大型捆绑火箭多体系统动力学建模方法、高维动态系统的选频保结构模型降阶方法、具有POGO振动连续和离散过程的混杂系统描述方法以及基于稳态误差界的姿态控制方法,主要工作包括以下几个方面:以我国新型捆绑火箭作为研究对象,对由箭体刚体运动、弹性振动、燃料晃动以及发动机推力脉动之间的耦合作用,所导致的POGO振动对姿态运动的影响进行建模与分析。首先,通过刚性体段、复合约束虚铰、系统内外承受的力以及三维拓扑结构所确定的多体系统建模方法,建立捆绑火箭结构-推进-POGO振动耦合多体系统动力学模型。然后,将所得到的新型捆绑火箭动力学模型进行姿态小偏差线性化处理,获得具有POGO振动的捆绑火箭线性化姿态运动方程。最后,通过虚拟样机技术对捆绑火箭多体系统动力学模型进行数值仿真,将其结果与集中质心液体火箭动力学模型进行对比,验证多体系统建模方法的有效性。针对捆绑火箭动力学模型所具有的高维系统特点,采用模型降阶方法降低姿态控制器设计难度和计算复杂度。通过结合由奇异值分解和Krylov子空间理论发展的两类模型降阶方法特点,提出一类SVD-Krylov子空间一体化模型降阶方法,该方法不仅能够保证降阶系统维持原系统的性能特点,并且算法计算效率高且能够满足降阶误差要求。针对一般降解方法导致降阶系统失去原始系统结构和物理意义的问题,设计一种选频保结构降阶方法,通过构造分块可控可观Gram矩阵实现在保持模型二阶结构的情况下,所得到的降阶系统能在特定频域区内逼近原始系统。最后,将降阶捆绑火箭动力学模型与原始模型的姿态仿真结果进行对比,验证所提出模型降阶方法的有效性。采用混杂系统稳定性分析方法研究捆绑火箭的姿态运动稳定问题。通过引入脉冲混杂系统描述方法,分析具有连续过程和离散过程的POGO振动对捆绑火箭姿态运动的影响。根据混杂系统稳定性分析方法,研究了一类输入状态稳定的脉冲混杂系统,并通过Lyapunov函数和脉冲函数的时间序列驻留要求,给出满足输入状态稳定的充分条件。进一步,针对具有随机扰动和状态时滞的混杂系统,研究一类中立型时滞随机脉冲混杂系统,通过构造Lyapunov-Krasovskii泛函以及Ito方程,得到系统渐进稳定的充分条件。最后,通过对捆绑火箭多体系统降阶模型进行姿态运动数值仿真,验证所提出的两类系统稳定充分条件的有效性。针对捆绑火箭高精度姿态稳定控制要求,设计一类基于Slotine形式的积分滑模控制器,采用边界层方法抑制滑模控制抖振现象,并通过选择适合的边界层厚度满足稳态跟踪误差界要求,不必通过反复仿真实验试凑。进一步将具有POGO振动的捆绑火箭姿态控制问题,抽象描述为具有随机扰动和中立型时滞的脉冲混杂系统控制器设计问题;基于混杂系统渐进稳定的充分条件,设计一种有限时间到达的积分滑模控制方法,使得系统状态能够快速收敛到期望的误差界内。最后,通过对捆绑火箭姿控系统进行数值仿真,说明所设计的滑模控制方法能够有效抑制POGO振动影响,能够保证运载火箭维持较高的姿态稳定精度。
唐冶[9](2014)在《液体火箭POGO振动系统的动力学行为研究》文中认为液体火箭构造非常复杂,其内部装有大量的推进剂流体,在发射过程中,飞行速度从零增加到每秒几千米,经历不同的环境,常常伴随着复杂的动力学现象。随着液体推进剂的消耗,当液体火箭的推进系统和结构纵向振动系统发生耦合时,液体火箭就会发生不稳定的POGO振动。POGO振动会产生火箭的敏感元件与仪器设备以及宇航员所不能接受的振动环境,同时,增加了推进系统流体脉动对发动机系统的工作过程带来很多不利的影响。因此,研究液体火箭POGO振动系统的力学和物理机理,掌握物理参数对POGO振动系统动力学行为的影响规律是非常必要的。为此,本文具体研究内容如下:基于液体火箭推进系统各个单元的构造特点以及流体扰动特性,采用流体质量守恒、动量守恒和能量守恒定律,建立了液体火箭推进系统各个单元的流体扰动的动力学模型。考虑推进系统各个单元的耦合条件,建立液体火箭推进系统的动力学模型。利用离散傅里叶变换法,分析了发动机泵的非线性特性对液体火箭推进系统频率和响应的影响。采用模态有效质量理论,提出了一种从液体火箭整体模型中自动辨识箭体结构系统的纵向模态方法,以具有集中质量系统振动特性为算例,讨论了自动辨识方法的有效性和优点。考虑液体火箭推进系统流体脉动对箭体结构系统的作用力,采用结构模态理论,建立了箭体结构纵向振动系统的动力学模型。考虑液体火箭推进系统与箭体结构纵向振动系统的耦合关系,建立了液体火箭POGO振动系统的动力学模型。通过对液体火箭POGO振动系统的特征值进行分析,进一步说明了工程中采用安装蓄压器的方法对于抑制POGO振动的必要性。采用Rugge-Kutta法对POGO振动系统的响应进行数值模拟,在POGO振动系统处于平衡稳定状态下,研究了发动机泵非线性特性对液体火箭POGO振动系统响应的影响。采用振动系统的小扰动理论和全微分理论,在工作状态附近,对推进系统中各单元的非线性流体脉动的动力学模型线性化问题进行研究,建立了液体火箭推进系统的等效线性化动力学模型。考虑线性化的推进系统与箭体结构纵向振动系统的耦合关系,建立了液体火箭POGO振动系统的等效线性化动力学模型。采用稳定性理论中的Routh-Hurwitz判据,研究了POGO振动系统的临界参数方程,应用数值方法,分析了物理参数对POGO振动系统稳定性的影响。基于POGO振动系统的稳定性条件和影响POGO振动系统的主要参数的分布规律,采用蒙特卡洛法,进行了液体火箭POGO振动系统的模拟打靶计算机实验。针对液体火箭POGO振动系统处于稳定条件下,基于液体火箭推进系统与POGO振动系统的等效线性化动力学模型。以区间数学为理论基础,提出了分析液体火箭推进系统频率特性灵敏度的区间方法,利用数值方法,讨论了推进系统的物理参数对推进系统频率特性的影响。采用动态灵敏度理论,建立了液体火箭纵向振动响应灵敏度的时域分析模型,应用Newmark积分法,研究了推进系统的流体惯性、阻力和刚度参数对液体火箭纵向振动响应的影响。
魏克湘,王立峰,詹世革,张攀峰,徐鉴[10](2013)在《第七届全国动力学与控制青年学者学术研讨会报告综述》文中研究指明简要介绍了第七届全国动力学与控制青年学者学术研讨会的会议情况,对各位学者所做的报告内容进行了综述,给出了一些建设性的建议和意见.
二、火箭非线性动力学行为研究中的若干问题(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、火箭非线性动力学行为研究中的若干问题(论文提纲范文)
(1)基于浮动坐标与绝对坐标的柔性梁和柔性板多体系统动力学研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 柔性多体系统动力学研究现状 |
1.3 柔性梁和柔性板国内外研究现状 |
1.4 柔性多体系统动力学研究展望 |
1.5 本论文内容安排 |
2 考虑径向曲率的柔性多体系统的刚柔耦合动力学研究 |
2.1 引言 |
2.2 单个柔性板刚柔耦合动力学模型 |
2.3 作空间三维运动的柔性板的刚柔耦合动力学方程 |
2.4 旋转中心刚体-柔性薄板的动力学仿真 |
2.5 柔性板刚柔耦合动力学频率分析及频率转向 |
2.6 中心刚体-柔性板添加外力矩 |
2.7 旋转柔性梁的动力学仿真 |
2.8 柔性板大范围平动未知 |
2.9 柔性板大范围平动已知 |
2.10 自由下落柔性单摆 |
2.11 考虑柔性铰的多柔体动力学方程 |
2.12 大范围运动矩形板的动力学仿真静力学算例 |
2.13 本章小结 |
3 考虑温度效应的复合材料柔性板的刚柔耦合动力学研究 |
3.1 引言 |
3.2 作空间运动的复合材料柔性板运动学描述 |
3.3 采用等参16 节点的柱状壳的有限元离散化 |
3.4 考虑几何非线性的应变-位移关系 |
3.5 各向同性材料和复合材料壳结构的弹性力虚功率 |
3.6 考虑热效应的单个复合材料板壳结构的动力学方程 |
3.7 考虑热效应的多柔体复合材料动力学方程 |
3.8 热载荷作用下复合材料曲柄滑块多体系统的动力学仿真 |
3.9 热载荷作用下的曲柄滑块多体系统的动力学仿真 |
3.10 给定热载荷作用下复合材料壳刚柔耦合动力学仿真 |
3.11 热效应对复合材料板的动力学影响 |
3.12 铺层角对复合材料板影响 |
3.13 复合材料直升飞机机翼多体刚柔耦合动力学仿真 |
3.14 刚-柔-热三者耦合的动力学方程 |
3.15 基于Recurdyn的发射-复合材料动力学仿真及汽车平动动力学仿真 |
3.16 火炮发射系统动力学理论建模 |
3.17 本章小结 |
4 多刚体系统的运动学与动力学仿真方法 |
4.1 前言 |
4.2 二维多体系统运动学仿真方法 |
4.3 多体系统动力学仿真方法 |
4.4 本章小结 |
5 基于绝对节点坐标法的二维柔性梁几何大变形的动力学仿真 |
5.1 引言 |
5.2 二维柔性梁模型 |
5.3 梁单元质量阵 |
5.4 梁单元刚度阵 |
5.5 梁单元的广义外力阵 |
5.6 梁系统的动力学方程 |
5.7 仿真结果分析 |
5.8 本章小结 |
6 带结构阻尼的二维天线组集梁系统的建模和仿真 |
6.1 引言 |
6.2 绝对节点坐标方程中的阻尼力 |
6.3 阻尼力的计算 |
6.4 比例结构阻尼 |
6.5 带结构阻尼的天线展开动力学 |
6.6 本章小结 |
7.考虑温度的基于绝对节点坐标法的三维柔性梁的动力学仿真 |
7.1 引言 |
7.2 基于绝对节点坐标法的三维柔性梁单元 |
7.3 梁单元的质量阵 |
7.4 柔性梁单元的刚度阵 |
7.5 梁系统的动力学方程 |
7.6 动力学例子 |
7.7 本章小结 |
8 基于绝对节点坐标法的柔性厚板几何大变形的动力学仿真 |
8.1 引言 |
8.2 基于绝对节点坐标法的柔性薄板单元和柔性厚板单元 |
8.3 薄板单元的质量阵 |
8.4 薄板单元的刚度阵 |
8.5 薄板单元的广义外力阵和薄板系统的动力学方程 |
8.6 动力学仿真算例 |
8.7 本章小结 |
9 弹塑性材料的柔性梁和板大变形与机匣包容性研究 |
9.1 引言 |
9.2 弹塑性模型 |
9.3 工况1 冲压动力学仿真 |
9.4 工况2 拉压动力学仿真 |
9.5 机匣包容性分析及计算结果 |
9.6 本章小结 |
10 全文总结 |
10.1 本文主要工作总结 |
10.2 本文主要创新点 |
10.3 论文研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(2)中国物理学院士群体计量研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
ABSTRACT |
绪论 |
一、文献综述 |
二、论文选题和研究内容 |
三、研究的创新与不足 |
第一章 中国物理学院士的产生与本土化 |
1.1 民国时期中国物理学院士的产生 |
1.1.1 国民政府中央研究院推选产生中国第一届物理学院士 |
1.1.2 国立北平研究院推选出与“院士”资格相当的物理学会员 |
1.2 当代中国物理学院士的本土化 |
1.2.1 中国科学院推选产生物理学学部委员 |
1.2.2 中国科学院物理学院士与中国工程院物理学院士的发展 |
1.3 其他国家和国际组织的华裔物理学院士 |
1.4 中国物理学院士名单与增选趋势分析 |
1.4.1 中国物理学院士的名单汇总 |
1.4.2 中国本土物理学院士总体增选趋势 |
第二章 中国物理学院士总体特征的计量分析 |
2.1 中国物理学院士基本情况的计量分析 |
2.1.1 女性物理学院士占比较低 |
2.1.2 院士整体老龄化问题严重 |
2.1.3 出生地域集中于东南沿海地区 |
2.2 中国物理学院士教育经历的计量分析 |
2.2.1 学士学位结构 |
2.2.2 硕士学位结构 |
2.2.3 博士学位结构 |
2.3 中国物理学院士归国工作情况的计量分析 |
2.3.1 留学物理学院士的归国年代趋势 |
2.3.2 国内工作单位的“集聚性”较强 |
2.3.3 物理学院士的国外工作单位 |
2.4 中国物理学院士从事物理学分支交叉学科的计量分析 |
2.4.1 物理学院士从事分支交叉学科的归类统计 |
2.4.2 物理学院士获得国际科技奖励的计量分析 |
2.4.3 物理学院士获得国内科技奖励的计量分析 |
第三章 中国理论物理学院士群体的计量分析 |
3.1 中国理论物理学院士基本情况的计量分析 |
3.1.1 存在老龄化问题,当选年龄集中于“51-60 岁” |
3.1.2 博士占比52.83%,地方高校理论物理教育水平有所提高 |
3.2 中国理论物理学院士研究领域的计量分析 |
3.2.1 主要分布于凝聚态理论和纯理论物理等领域 |
3.2.2 20 世纪后半叶当选的理论物理学院士内师承关系显着 |
3.3 中国理论物理学院士的发展趋势分析 |
3.3.1 理论物理学院士的增选总体呈上升趋势 |
3.3.2 理论物理学院士研究领域的发展趋势 |
3.4 小结 |
第四章 中国凝聚态物理学院士群体的计量分析 |
4.1 中国凝聚态物理学院士基本情况的计量分析 |
4.1.1 存在老龄化问题,当选年龄集中于“51—60 岁” |
4.1.2 博士占比57.83%,国外博士学位占比将近80% |
4.1.3 女性物理学院士在凝聚态物理领域崭露头角 |
4.2 中国凝聚态物理学院士研究领域的计量分析 |
4.2.1 主要分布于半导体物理学、晶体学和超导物理学等领域 |
4.2.2 凝聚态物理学的一些传统研究领域内师承关系显着 |
4.2.3 凝聚态物理学院士集聚于若干研究中心 |
4.3 中国凝聚态物理学院士的发展趋势分析 |
4.3.1 凝聚态物理学院士的增选总体呈上升趋势 |
4.3.2 凝聚态物理学院士研究领域的发展趋势 |
4.4 小结 |
第五章 中国光学院士群体的计量分析 |
5.1 中国光学院士基本情况的计量分析 |
5.1.1 存在老龄化问题,当选年龄集中于“61—70 岁” |
5.1.2 博士占比54.84%,本土培养的光学博士逐渐增多 |
5.2 中国光学院士研究领域的计量分析 |
5.2.1 研究领域集中分布于应用物理学和激光物理学 |
5.2.2 光学院士工作单位的“集聚性”较强 |
5.3 光学院士的发展趋势分析 |
5.3.1 光学院士的增选总体呈上升趋势 |
5.3.2 光学院士研究领域的发展趋势 |
5.4 小结 |
第六章 中国高能物理学院士群体的计量分析 |
6.1 中国高能物理学院士基本情况的计量分析 |
6.1.1 老龄化问题严重,当选年龄集中于“51—60 岁” |
6.1.2 博士占比53.85%,国外博士学位占比超过85% |
6.2 中国高能物理学院士研究领域的计量分析 |
6.2.1 高能物理实验与基本粒子物理学分布较均衡 |
6.2.2 高能物理学院士的工作单位集聚性与分散性并存 |
6.3 中国高能物理学院士的发展趋势分析 |
6.3.1 高能物理学院士的增选总体呈平稳趋势 |
6.3.2 高能物理学院士研究领域的发展趋势 |
6.4 小结 |
第七章 中国原子核物理学院士群体的计量分析 |
7.1 中国原子核物理学学院士基本情况的计量分析 |
7.1.1 老龄化问题严重,80 岁以下院士仅有3 人 |
7.1.2 博士占比48.84%,国外博士学位占比超过95% |
7.1.3 女性院士在原子核物理学领域的杰出贡献 |
7.2 中国原子核物理学院士研究领域的计量分析 |
7.2.1 原子核物理学院士在各研究领域的分布情况 |
7.2.2 参与“两弹”研制的院士内部师承关系显着 |
7.3 中国原子核物理学院士的发展趋势分析 |
7.3.1 原子核物理学院士的增选总体呈下降趋势 |
7.3.2 原子核物理学院士研究领域的发展趋势 |
7.4 小结 |
第八章 其他物理学分支和部分交叉学科院士群体的计量分析 |
8.1 中国天体物理学院士群体的计量分析 |
8.1.1 天体物理学院士本土培养特征明显 |
8.1.2 天体物理学院士的增选总体呈平稳上升趋势 |
8.1.3 天体物理学院士研究领域的发展趋势 |
8.2 中国生物物理学院士群体的计量分析 |
8.2.1 群体年龄较小,当选年龄集中于“41—50 岁” |
8.2.2 生物物理学院士研究领域的发展趋势 |
8.3 中国工程热物理院士群体的计量分析 |
8.3.1 工程热物理院士内部师承关系十分显着 |
8.3.2 工程热物理院士研究领域的发展趋势 |
8.4 中国地球物理学院士群体的计量分析 |
8.4.1 主要分布于固体地球物理学和空间物理学研究领域 |
8.4.2 地球物理学院士研究领域的发展趋势 |
8.5 部分分支交叉学科院士群体的计量分析 |
8.5.1 电子物理学和声学院士的增选呈下降趋势 |
8.5.2 中国物理力学由应用走向理论 |
8.5.3 中国量子信息科技呈迅速崛起之势 |
第九章 中国物理学院士计量分析的比较研究和趋势分析 |
9.1 各分支交叉学科间物理学院士基本情况的比较研究 |
9.1.1 一些新兴研究领域物理学院士年轻化趋势明显 |
9.1.2 21世纪以来本土培养的物理学院士占比一半以上 |
9.1.3 女性物理学院士在实验物理领域分布较多 |
9.2 中国物理学院士研究领域的发展趋势分析 |
9.2.1 各分支交叉学科内的横向发展趋势分析 |
9.2.2 各分支交叉学科的纵向年代发展趋势分析 |
9.3 中国物理学院士代际演化的趋势分析 |
9.3.1 第一代物理学院士初步完成了中国物理学的建制 |
9.3.2 第二代物理学院士完成了中国物理学主要分支学科的奠基 |
9.3.3 第三代物理学院士在国防科技和物理学科拓展中有着突出贡献 |
9.3.4 第四代物理学院士在推进物理学深入发展方面贡献较大 |
9.3.5 新一代物理学院士科技成果的国际影响力显着增强 |
第十章 中国物理学院士的群体结构特征和发展趋势特征 |
10.1 中国物理学院士的群体结构特征 |
10.1.1 整体老龄化问题严重,但年轻化趋向较为明显 |
10.1.2 整体学历水平较高,本土培养物理学精英的能力增强 |
10.1.3 女性物理学院士占比较低,但科技贡献突出 |
10.1.4 空间结构“集聚性”较强,但近些年“集聚性”逐渐被打破 |
10.2 中国物理学院士研究领域发展的趋势特征 |
10.2.1 物理学科中交叉性较强的研究领域具有极大的发展潜力 |
10.2.2 物理学科中应用性较强的研究领域产业化趋势明显 |
10.2.3 当代物理学的发展与科研实验设施的关系越发紧密 |
10.3 中国物理学院士代际演化的趋势特征 |
10.3.1 新中国成立初期国家需求导向下的相关物理学科迅猛发展 |
10.3.2 20世纪80 年代以来院士研究兴趣与国家支持政策相得益彰 |
10.3.3 21世纪以来院士个体对学科发展的主导作用越来越大 |
第十一章 中国物理学院士群体的成长路径 |
11.1 影响中国物理学院士成长的宏观要素 |
11.1.1 社会时代发展大背景的影响一直存在 |
11.1.2 国家发展战略需求导向要素有所减弱 |
11.1.3 国家科技管理制度的要素影响有所增强 |
11.1.4 中国传统文化对物理学院士潜移默化的影响 |
11.2 影响中国物理学院士成长的中观要素 |
11.2.1 物理学学科前沿发展需求的导向要素显着增强 |
11.2.2 空间结构“集聚性”的影响逐渐在减弱 |
11.2.3 师承关系的影响主要体现于学科延承方面 |
11.3 影响中国物理学院士成长的微观要素 |
11.3.1 性别差异对物理学家社会分层的影响很弱 |
11.3.2 年龄要素对物理学院士成长具有一定的影响 |
11.3.3 个人研究兴趣对物理学院士的成长影响增强 |
11.4 结语与展望 |
附录 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
个人简况及联系方式 |
(3)捆绑连接结构局部非线性及对火箭动力学行为的影响分析(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号说明 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外相关研究进展 |
1.2.1 螺栓连接结构非线性特性研究进展 |
1.2.2 非线性结构参数辨识研究进展 |
1.2.3 含连接结构系统的非线性动力学研究进展 |
1.3 本文主要研究内容 |
第二章 捆绑连接结构非线性力学特性分析 |
2.1 捆绑连接结构的有限元建模 |
2.1.1 两种捆绑装置概述 |
2.1.2 两种捆绑装置的有限元建模 |
2.2 辅助捆绑连杆的力学特性分析 |
2.2.1 静力学特性分析 |
2.2.2 动力学特性分析 |
2.2.3 结构参数对捆绑连杆力学特性的影响分析 |
2.3 爆炸螺母式主承力结构的力学特性分析 |
2.3.1 静力学特性分析 |
2.3.2 动力学特性分析 |
2.4 小结 |
第三章 捆绑连接结构非线性简化机理建模与模型参数辨识 |
3.1 双爆炸螺栓型辅助捆绑连杆简化机理建模 |
3.2 力状态映射法基本原理 |
3.3 双爆炸螺栓型辅助捆绑连杆的参数辨识 |
3.3.1 参数辨识 |
3.3.2 结果验证 |
3.4 小结 |
第四章 考虑捆绑连接结构局部非线性的火箭动力学建模 |
4.1 建模相关问题描述 |
4.1.1 研究对象介绍 |
4.1.2 建模基本思路 |
4.1.3 坐标系定义与转换 |
4.2 基于牛顿欧拉法和有限元法的全量动力学模型推导 |
4.2.1 加速度推导 |
4.2.2 火箭运动方程推导 |
4.3 模型线性化及小偏差姿态动力学模型 |
4.3.1 模型线性化方法 |
4.3.2 火箭运动方程线性化 |
4.4 小结 |
第五章 捆绑连接结构局部非线性对火箭动力学行为的影响分析 |
5.1 局部非线性系统动力学方程组的求解 |
5.2 火箭在空中飞行时捆绑连接结构局部非线性影响分析 |
5.2.1 火箭姿态运动分析 |
5.2.2 火箭动力学行为分析 |
5.3 火箭树立在发射台上时捆绑连接结构局部非线性影响分析 |
5.3.1 有限元建模 |
5.3.2 火箭动特性分析 |
5.3.3 火箭动响应分析 |
5.4 小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 主要工作和成果 |
6.2 论文创新点 |
6.3 未来研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
硕士在读期间取得的学术成果 |
附录A 本文中系数和矩阵 |
(4)高过载下固体推进剂装药结构完整性试验与仿真分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 复合材料动态试验研究方法 |
1.2.2 固体推进剂粘弹性本构模型研究 |
1.2.3 高过载下装药响应的测试方案研究 |
1.2.4 装药结构完整性数值仿真研究进展 |
1.3 本论文主要研究内容 |
第2章 炮射试验方案设计 |
2.1 引言 |
2.2 典型炮射导弹装药结构 |
2.3 测试方案设计 |
2.3.1 发射过载的模拟 |
2.3.2 测试弹结构设计 |
2.3.3 药壳结构 |
2.3.4 接触应力测量方案 |
2.3.5 位移测量方案 |
2.3.6 过载测量方案 |
2.3.7 测试与存储系统 |
2.4 炮射试验方案 |
2.4.1 火炮 |
2.4.2 测试弹回收方案 |
2.4.3 模拟药柱替代方案 |
2.4.4 药柱长度设计 |
2.4.5 炮射试验流程设计 |
2.5 本章小结 |
第3章 固体推进剂装药炮射试验 |
3.1 引言 |
3.2 机械结构强度考核炮射试验 |
3.2.1 122mm口径测试弹炮射试验 |
3.2.2 130mm口径测试弹炮射试验 |
3.2.3 强度考核炮射试验结果分析 |
3.3 HTPB装药炮射试验 |
3.3.1 试验概况 |
3.3.2 过载曲线 |
3.3.3 位移曲线 |
3.3.4 应力曲线 |
3.4 CMDB装药炮射试验 |
3.4.1 试验概况 |
3.4.2 过载曲线 |
3.4.3 位移曲线 |
3.4.4 应力曲线 |
3.5 炮射试验结果分析 |
3.5.1 数据统计与分析 |
3.5.2 数据可靠性与误差来源分析 |
3.6 本章小结 |
第4章 固体推进剂动态力学性能及其本构模型 |
4.1 引言 |
4.2 本文所涉及的推进剂 |
4.3 单轴压缩试验方案 |
4.3.1 推进剂试样 |
4.3.2 低、中应变率单轴压缩试验 |
4.3.3 高应变率单轴压缩试验 |
4.4 动、静态力学性能对比 |
4.4.1 静态松弛试验 |
4.4.2 动、静态力学性能对比 |
4.5 HTPB推进剂单轴压缩试验 |
4.6 HTPB推进剂本构模型 |
4.7 CMDB单轴压缩试验 |
4.8 CMDB推进剂本构模型 |
4.8.1 含损伤粘弹性本构方程 |
4.8.2 Schapery损伤演化模型 |
4.8.3 Schapery含损伤粘弹性本构模型的参数辨识 |
4.8.4 CMDB推进剂的Schapery本构模型 |
4.9 讨论 |
4.10 本章小结 |
第5章 炮射试验数值仿真方法研究 |
5.1 引言 |
5.2 非线性有限元理论及方法 |
5.2.1 增量法 |
5.2.2 动力学显式有限元方法 |
5.2.3 大变形问题的有限元法 |
5.3 粘弹性本构方程的增量形式 |
5.3.1 线性粘弹性本构模型的增量形式 |
5.3.2 Schapery含损伤粘弹性本构模型的增量形式 |
5.4 基于ABAQUS的非线性本构模型的二次开发 |
5.4.1 VUMAT子程序简介 |
5.4.2 Schapery含损伤粘弹性本构模型的VUMAT子程序开发 |
5.4.3 VUMAT子程序的仿真验证 |
5.5 炮射导弹固体火箭发动机有限元模型 |
5.6 HTPB装药炮射试验与仿真分析对比 |
5.7 CMDB装药炮射试验与仿真分析对比 |
5.8 本章小结 |
第6章 炮射过载下装药力学响应及安全性分析 |
6.1 引言 |
6.2 炮射过载下固体推进剂装药力学响应分析 |
6.2.1 炮射过载下装药的变形过程 |
6.2.2 炮射过程中装药应力应变分布 |
6.3 高初温发射条件下炮射导弹固体火箭发动机安全性分析 |
6.3.1 CMDB-F推进剂的动态力学性能和本构模型 |
6.3.2 有限元分析模型 |
6.3.3 装药与壳体摩擦作用分析 |
6.3.4 热安全性判据 |
6.3.5 缝隙宽度对装药热安全性的影响 |
6.4 本章小结 |
结论与展望 |
参考文献 |
攻读学位期间发表论文与研究成果清单 |
致谢 |
作者简介 |
(5)大型柔性航天器动力学与振动控制研究进展(论文提纲范文)
引言 |
1 大型柔性航天器涉及的动力学与振动控制问题 |
1.1 航天器发射过程中的主/被动振动控制 |
1.2 柔性航天器动力学建模 |
1.3 柔性航天器姿态运动–结构振动混合控制研究 |
2 大型柔性航天器动力学与控制亟待解决的基础科学问题 |
2.1 大型柔性结构动力学建模与模型降阶 |
2.1.1 复杂柔性结构的数值建模与模型降阶 |
2.1.2 组合柔性结构的解析建模与模型降阶 |
2.2 复杂结构状态空间模型构建与能控性研究 |
2.3 航天器姿态运动与大型柔性结构振动的混合控制律设计 |
3 结语 |
(6)宽包线吸气式运载器机体/推进一体化耦合设计与分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 吸气式高超声速飞行器的发展与问题分析 |
1.2.1 吸气式高超声速飞行器发展概况与趋势分析 |
1.2.2 吸气式高超声速飞行器关键技术总结 |
1.3 机体/推进一体化研究综述 |
1.3.1 机体/推进一体化设计 |
1.3.2 机体/推进一体化耦合性能分析 |
1.3.3 多场耦合作用下的机体/推进一体化问题研究 |
1.4 本文研究内容 |
1.4.1 研究目标和内容 |
1.4.2 研究内容组织 |
第2章 面向宽包线/大尺度的机体/推进一体化设计流程 |
2.1 一体化设计问题分析 |
2.1.1 问题描述与挑战性分析 |
2.1.2 一体化性能评价指标 |
2.2 宽包线机体/推进一体化设计流程 |
2.2.1 一体化布局选型 |
2.2.2 流道主要参数设计 |
2.2.3 机体/推进一体化部件设计 |
2.2.4 一体化匹配设计 |
2.2.5 关键部件的细化设计 |
2.2.6 一体化设计的评估 |
2.2.7 考虑多场耦合作用下的一体化设计 |
2.3 复杂飞行环境下的机体/推进一体化耦合分析方法 |
2.3.1 内外流耦合分析方法 |
2.3.2 流-固-热耦合分析方法 |
2.3.3 流-固-推进耦合分析方法 |
2.4 本章小结 |
第3章 机体/推进一体化内外流耦合分析方法 |
3.1 内外流耦合问题 |
3.1.1 内外流耦合问题描述 |
3.1.2 内外流耦合求解策略 |
3.2 机体/推进一体化内外流耦合分析方法 |
3.2.1 基于CFD的气动分析方法 |
3.2.2 基于准一维流的内流分析 |
3.3 内外流耦合分析算例验证 |
3.3.1 基于吸气式运载器的CFD验证 |
3.3.2 双模态超燃冲压发动机准一维流分析 |
3.3.3 机体/推进一体化自由射流实验及对比分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 宽包线机体/推进一体化构型设计 |
4.1 机体/推进一体化布局匹配设计指标 |
4.1.1 一体化匹配设计要求 |
4.1.2 优化设计目标与约束 |
4.1.3 机体/推进一体化参数分解 |
4.2 宽包线机体/推进一体化设计 |
4.2.1 机体/推进一体化布局的选型分析 |
4.2.2 一体化布局的参数化 |
4.2.3 基于流推力函数的机体/推进一体化初始优化设计 |
4.2.4 机体/推进一体化匹配设计 |
4.2.5 机体/推进一体化布局的风洞实验验证 |
4.3 吸气式运载器进/排气系统细化设计 |
4.3.1 变几何进气道设计 |
4.3.2 宽飞行包线尾喷管设计 |
4.4 机体/推进一体化性能分析 |
4.4.1 主要参数的敏感性分析 |
4.4.2 一体化性能分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 进气道压缩面壁板的非线性流-固-热耦合性能分析 |
5.1 进气道压缩面的多场耦合问题描述 |
5.2 基本分析方法 |
5.2.1 壁面流动特性分析 |
5.2.2 非定常气动力计算模型 |
5.2.3 气动热计算模型 |
5.2.4 壁板传热模型 |
5.3 多场耦合分析方法 |
5.3.1 壁板的流-固耦合建模 |
5.3.2 壁板流-固-热耦合分析模型 |
5.3.3 流-固-热耦合求解方法 |
5.4 壁板的多场耦合现象分析 |
5.4.1 自由来流条件下壁板流-固耦合特性 |
5.4.2 进气道压缩面壁板非线性流-固耦合特性分析 |
5.4.3 进气道压缩面壁板的流-固-热耦合现象分析 |
5.5 本章小结 |
第6章 进气道唇口的非线性耦合性能分析 |
6.1 进气道唇口的非线性流-固耦合问题 |
6.1.1 进气道唇口的流动特征 |
6.1.2 进气道唇口的流-固耦合现象 |
6.2 非线性流-固耦合运动方程 |
6.3 非线性建模 |
6.3.1 结构非线性 |
6.3.2 气动非线性 |
6.4 数值求解方法 |
6.5 进气道唇口的流-固耦合现象分析 |
6.5.1 唇口的极限环振荡 |
6.5.2 不同来流马赫数下的唇口流-固耦合现象分析 |
6.5.3 不同动力学参数对唇口流-固耦合特性的影响 |
6.6 本章小结 |
第7章 基于POD降阶的一体化流-固-推进耦合分析 |
7.1 机体/推进一体化的流-固-推进耦合分析问题 |
7.2 机体/推进一体化流-固-推进耦合分析方法 |
7.3 基于本征正交分解的非线性耦合加速求解技术 |
7.3.1 POD基本理论与方法 |
7.3.2 基于POD的流场快速预测 |
7.3.3 基于POD的非线性结构动力学降阶 |
7.4 基于POD的流-固-推进耦合特性分析 |
7.4.1 基于POD的非定常初始流场的快速生成 |
7.4.2 基于时域POD的进气道压缩面结构动力学降阶 |
7.4.3 机体/推进一体化流-固-推进耦合特性分析 |
7.5 本章小结 |
第8章 总结与展望 |
8.1 研究工作和创新点总结 |
8.2 未来研究展望 |
参考文献 |
附录A 考虑核心流的准一维流控制方程 |
附录B 系统转动几何非线性刚度求解 |
致谢 |
攻读博士学位期间发表的学术论文和参加科研情况 |
(7)两类流-固耦合系统的非线性动力学研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题的研究背景 |
1.2 输流管非线性振动的研究现状 |
1.2.1 输流管系统的梁模型及动力学分析 |
1.2.2 输流管系统的壳模型及动力学分析 |
1.2.3 输流管系统的非线性振动、分叉与混沌 |
1.2.4 输流管的振动控制 |
1.3 高维非线性系统复杂动力学的研究现状 |
1.4 轴向运动体及浸液板振动的研究现状 |
1.5 课题的研究意义 |
1.6 本文的主要研究内容 |
第2章 1:2内共振情况下悬臂输流管的非线性动力学分析 |
2.1 概述 |
2.2 悬臂输流管的动力学方程 |
2.2.1 动力学模型的建立和曲率κ表达式的推导 |
2.2.2 悬臂输流管的非线性动力学方程 |
2.3 多尺度方法与Galerkin离散法 |
2.4 摄动分析和Galerkin离散 |
2.5 共振响应曲线 |
2.6 稳定性分析 |
2.7 主参数共振、1/2亚谐共振和1:2内共振情形的数值仿真 |
2.7.1 混沌运动的数值分析方法 |
2.7.2 混沌运动的数值结果 |
2.8 本章小结 |
第3章 悬臂输流管的共振响应分析及混沌动力学研究 |
3.1 概述 |
3.2 摄动分析和Galerkin离散 |
3.3 共振响应分析 |
3.4 混沌动力学研究 |
3.5 本章小结 |
第4章 脉动流作用下悬臂输流管的多脉冲混沌动力学 |
4.1 概述 |
4.2 运动方程和摄动分析 |
4.3 规范型化简 |
4.4 未扰系统动力学 |
4.5 扰动系统动力学 |
4.6 能量差分函数 |
4.7 能量差分函数的零点 |
4.8 数值模拟 |
4.9 本章小结 |
第5章 浸液轴向变速运动黏弹性板的参数振动 |
5.1 概述 |
5.2 轴向运动黏弹性板的动力学方程 |
5.3 液体模型 |
5.4 固有频率和复模态函数 |
5.5 组合参数共振 |
5.5.1 和式组合共振 |
5.5.2 差式组合共振 |
5.6 本章小结 |
第6章 浸液轴向运动板非线性自由振动和内共振 |
6.1 概述 |
6.2 流-固耦合系统振动微分方程 |
6.3 无内共振情况 |
6.4 耦合系统1:3内共振 |
6.5 耦合系统1:1内共振 |
6.6 本章小结 |
第7章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 主要创新点 |
7.3 今后工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录A 作者简介 |
附录B 攻读博士期间主持与参与的科研项目 |
附录C 攻读博士期间发表和待发表的学术论文 |
(8)具有POGO振动的捆绑火箭建模与姿态控制(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题来源及研究意义 |
1.1.1 课题来源 |
1.1.2 课题研究意义和面临的技术问题 |
1.2 相关领域研究进展 |
1.2.1 捆绑火箭POGO振动问题研究 |
1.2.2 捆绑火箭动力学建模方法 |
1.2.3 高维系统降阶方法研究 |
1.2.4 捆绑火箭姿态控制方法 |
1.3 本文主要研究内容 |
第2章 捆绑火箭的多体系统动力学模型 |
2.1 引言 |
2.2 常用坐标系定义与转换 |
2.3 传统串联火箭建模方法 |
2.3.1 动力学模型的基本方程 |
2.3.2 非线性动力学模型的方程展开 |
2.3.3 传统模型的局限性 |
2.4 新型火箭结构-推进-POGO振动耦合系统模型 |
2.4.1 多体系统与旋量理论 |
2.4.2 捆绑火箭多体系统基本运动方程 |
2.4.3 单元体燃料晃荡运动方程 |
2.4.4 单元体推进系统脉动运动方程 |
2.4.5 捆绑火箭多体系统动力学模型 |
2.4.6 小偏差线性化姿态运动方程 |
2.5 模型分析和仿真验证 |
2.6 本章小结 |
第3章 大型高维动态系统的模型降阶 |
3.1 引言 |
3.2 模型降阶的基本方法 |
3.2.1 模型降阶的基本思想 |
3.2.2 两类基本模型降阶方法 |
3.3 SVD-Krylov子空间算法对大型动态系统降阶 |
3.3.1 SVD-Krylov子空间降阶方法 |
3.3.2 捆绑火箭二阶平衡降阶 |
3.4 具有秩约束控制器设计的多项式系数方法 |
3.4.1 特征多项式系数 |
3.4.2 秩约束等效替换 |
3.5 数值仿真及结果分析 |
3.6 本章小结 |
第4章 具有POGO振动的捆绑火箭脉冲混杂系统 |
4.1 引言 |
4.2 捆绑火箭的混杂系统描述方法 |
4.2.1 混杂系统的两类描述方法 |
4.2.2 捆绑火箭的混杂自动机模型描述 |
4.2.3 捆绑火箭的脉冲混杂系统描述 |
4.3 脉冲混杂系统的输入状态稳定 |
4.3.1 输入状态稳定Lyaponov函数 |
4.3.2 输入状态稳定的脉冲时间间隔条件 |
4.3.3 数值仿真及结果分析 |
4.4 中立型时滞随机脉冲系统的稳定性分析 |
4.4.1 稳定性理论与预备知识 |
4.4.2 全局渐近稳定性的充分条件 |
4.4.3 数值仿真及结果分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 捆绑火箭姿态的滑模变结构控制方法 |
5.1 引言 |
5.2 系统描述及相关定义 |
5.3 Slotine滑模面的边界层方法 |
5.3.1 滑模控制的基本方法 |
5.3.2 Slotine滑模控制 |
5.3.3 数值仿真及结果分析 |
5.4 脉冲混杂系统的滑模控制 |
5.4.1 抖振特性及其频率调整 |
5.4.2 脉冲混杂系统的稳定性分析 |
5.4.3 有限时间到达的终端滑模控制 |
5.4.4 数值仿真及结果分析 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
致谢 |
个人简历 |
(9)液体火箭POGO振动系统的动力学行为研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
1.1.1 课题来源 |
1.1.2 课题背景及研究的目的和意义 |
1.2 国内外航天器POGO振动的现象与原理 |
1.2.1 国内外航天器POGO振动的现象 |
1.2.2 液体火箭POGO振动的原理 |
1.3 液体火箭POGO振动的国内外研究现状 |
1.3.1 液体火箭POGO振动数学模型研究 |
1.3.2 液体火箭POGO振动系统稳定性研究 |
1.3.3 液体火箭POGO振动实验研究 |
1.3.4 液体火箭POGO振动抑制研究 |
1.4 本文主要研究内容 |
第2章 液体火箭推进系统的动力学模型 |
2.1 引言 |
2.2 推进管路系统各组件的动力学模型 |
2.2.1 刚性管路的动力学模型 |
2.2.2 柔性管路的动力学模型 |
2.2.3 贮箱的动力学模型 |
2.2.4 蓄压器的动力学模型 |
2.2.5 三通连接部件与波纹管的动力学模型 |
2.3 液体火箭发动机各组件的动力学模型 |
2.3.1 泵系统的动力学模型 |
2.3.2 燃烧室的动力学模型 |
2.4 推进系统的动力学模型 |
2.5 本章小结 |
第3章 箭体结构与推进系统的振动特性分析 |
3.1 引言 |
3.2 推进系统的动力学特性 |
3.2.1 弱非线性因素对推进系统频响的影响 |
3.2.2 泵气蚀非线性系数对推进系统频响的影响 |
3.2.3 泵扬程非线性系数对推进系统频响的影响 |
3.3 箭体结构系统纵向模态的辨识 |
3.3.1 液体火箭纵向模态的自动辨识 |
3.3.2 算例分析 |
3.4 箭体结构纵向振动系统的动力学模型 |
3.4.1 结构纵向振动系统的动力学方程 |
3.4.2 推进系统脉动对结构纵向振动系统的作用力 |
3.5 本章小结 |
第4章 液体火箭POGO系统的振动特性分析 |
4.1 引言 |
4.2 液体火箭POGO振动系统的动力学模型 |
4.3 液体火箭POGO振动系统的特征值分析 |
4.4 液体火箭POGO振动系统的响应分析 |
4.4.1 泵气蚀非线性系数对POGO系统响应的影响 |
4.4.2 泵扬程非线性系数对POGO系统响应的影响 |
4.5 本章小结 |
第5章 液体火箭POGO振动系统的稳定性分析 |
5.1 引言 |
5.2 液体火箭POGO振动系统的等效线性化动力学模型 |
5.2.1 推进系统的等效线性化动力学模型 |
5.2.2 POGO振动系统的等效线性化动力学模型 |
5.3 液体火箭POGO振动系统的稳定性分析 |
5.3.1 POGO振动系统的临界参数方程 |
5.3.2 物理参数对POGO振动系统稳定性的影响 |
5.4 液体火箭POGO振动系统的模拟打靶分析 |
5.4.1 POGO振动系统的稳定性条件 |
5.4.2 影响POGO振动系统主要参数的概率模型 |
5.4.3 POGO振动系统的稳定性打靶分析 |
5.5 本章小结 |
第6章 液体火箭POGO振动系统的参数灵敏度分析 |
6.1 引言 |
6.2 推进系统频率特性的灵敏度分析 |
6.2.1 推进系统频率特性的区间方法 |
6.2.2 物理参数变化对推进系统振动频率的影响 |
6.3 液体火箭纵向振动响应的灵敏度分析 |
6.3.1 液体火箭纵向振动响应的时域分析模型 |
6.3.2 物理参数变化对液体火箭纵向振动响应的影响 |
6.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
四、火箭非线性动力学行为研究中的若干问题(论文参考文献)
- [1]基于浮动坐标与绝对坐标的柔性梁和柔性板多体系统动力学研究[D]. 郑彤. 南京理工大学, 2019(01)
- [2]中国物理学院士群体计量研究[D]. 刘欣. 山西大学, 2019(01)
- [3]捆绑连接结构局部非线性及对火箭动力学行为的影响分析[D]. 曹爽. 国防科技大学, 2019(01)
- [4]高过载下固体推进剂装药结构完整性试验与仿真分析[D]. 马伟华. 北京理工大学, 2018(07)
- [5]大型柔性航天器动力学与振动控制研究进展[J]. 曹登庆,白坤朝,丁虎,周徐斌,潘忠文,陈立群,詹世革. 力学学报, 2019(01)
- [6]宽包线吸气式运载器机体/推进一体化耦合设计与分析[D]. 陈兵. 西北工业大学, 2018(02)
- [7]两类流-固耦合系统的非线性动力学研究[D]. 张宇飞. 东北大学, 2018(01)
- [8]具有POGO振动的捆绑火箭建模与姿态控制[D]. 刘佳琦. 哈尔滨工业大学, 2015(02)
- [9]液体火箭POGO振动系统的动力学行为研究[D]. 唐冶. 哈尔滨工业大学, 2014(01)
- [10]第七届全国动力学与控制青年学者学术研讨会报告综述[J]. 魏克湘,王立峰,詹世革,张攀峰,徐鉴. 力学学报, 2013(06)