飛行器結(jié)構(gòu)動力學(xué)-課件

飛行器結(jié)構(gòu)動力學(xué)

西北工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院飛行器設(shè)計工程系第1章概論

1ppt課件飛行器結(jié)構(gòu)動力學(xué)西北工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院第1章概

西北工業(yè)大學(xué)第1章概論飛行器結(jié)構(gòu)動力學(xué)2ppt課件西北工業(yè)大學(xué)第1章概論飛行器結(jié)構(gòu)動力學(xué)第1章概論1.4振動的類型

1.5振動的表示方法

1.6振動的頻譜

第1章概論1.1飛行器結(jié)構(gòu)動力學(xué)的目的與任務(wù)

1.2動力問題的基本特性1.3基本研究方法與分析模型3ppt課件第1章概論1.4振動的類型1.5振動的表示方第1章概論1.1飛行器結(jié)構(gòu)動力學(xué)的目的與任務(wù)

4ppt課件第1章概論1.1飛行器結(jié)構(gòu)動力學(xué)的目的與任務(wù)4就是研究這種具體系統(tǒng)的振動特性和響應(yīng)的分析方法與特點，以保證飛行器結(jié)構(gòu)安全可靠、性能適當(dāng)和具有足夠的使用壽命。1.1飛行器結(jié)構(gòu)動力學(xué)的目的與任務(wù)結(jié)構(gòu)動力學(xué)問題主要有以下幾個方面：目的：

外激勵的分析與確定主要激勵源有發(fā)動機推力、射流噪聲、附面層噪聲、控制力、陣風(fēng)、飛行階段的轉(zhuǎn)換(點火、發(fā)射、分離、熄火、著陸）、爆炸激勵以及運輸、裝卸造成的激勵等等。這些激勵有確定性的，也有隨機性的。5ppt課件就是研究這種具體系統(tǒng)的振動特性和響應(yīng)的分析方法與特點，以保證1.1飛行器結(jié)構(gòu)動力學(xué)的目的與任務(wù)

動態(tài)響應(yīng)計算，結(jié)構(gòu)動穩(wěn)定性分析，結(jié)構(gòu)與飛行器其他系統(tǒng)（例如控制系統(tǒng)、燃料輸送系統(tǒng)等）的耦合干擾分析，都是以結(jié)構(gòu)動態(tài)固有特性為基本的原始數(shù)據(jù)。固有特性分析的基本內(nèi)容是，在建立結(jié)構(gòu)動態(tài)分析模型的基礎(chǔ)上進行結(jié)構(gòu)固有頻率及其相應(yīng)振型的計算。此項工作的分析精度在一定程度上影響著許多設(shè)計環(huán)節(jié)的有效性。

結(jié)構(gòu)振動固有特性分析6ppt課件1.1飛行器結(jié)構(gòu)動力學(xué)的目的與任務(wù)動態(tài)響應(yīng)計1.1飛行器結(jié)構(gòu)動力學(xué)的目的與任務(wù)

在飛行器設(shè)計過程中，這項工作是反復(fù)進行的。其主要內(nèi)容是確定結(jié)構(gòu)在外激勵下產(chǎn)生的輸出。激勵和輸出可以是力、位移或加速度。掌握這些參量在飛行器工作過程中隨時間變化的規(guī)律，是對結(jié)構(gòu)進行動強度、剛度及艙內(nèi)設(shè)備空間余量設(shè)計的必要條件，并在很大程度上影響著艙內(nèi)敏感元件固定方式與合理位置的確定等。因此，本課題在飛行器結(jié)構(gòu)動力學(xué)中是研究得最活躍的領(lǐng)域之一。

結(jié)構(gòu)動態(tài)晌應(yīng)計算7ppt課件1.1飛行器結(jié)構(gòu)動力學(xué)的目的與任務(wù)在飛行器設(shè)計過1.1飛行器結(jié)構(gòu)動力學(xué)的目的與任務(wù)

當(dāng)飛行器在飛行中受到外激勵的作用產(chǎn)生振動時，隨著彈性變形的不斷變化，必然會引起附加的空氣動力。在空氣動力、變形所引起的彈性恢復(fù)力和振動所伴隨的慣性力的聯(lián)合作用下，當(dāng)飛行速度達到某一特定值時，會出現(xiàn)空氣動力面振幅迅速擴大而在幾秒鐘內(nèi)導(dǎo)致破壞的危險現(xiàn)象。我們把這種自激振動稱為顫振。

氣動彈性分析8ppt課件1.1飛行器結(jié)構(gòu)動力學(xué)的目的與任務(wù)當(dāng)飛行1.1飛行器結(jié)構(gòu)動力學(xué)的目的與任務(wù)

飛行器結(jié)構(gòu)與其他系統(tǒng)的動力學(xué)耦合問題（如飛行器結(jié)構(gòu)與推進系統(tǒng)耦合產(chǎn)生的POGO問題）；保證飛行器乘員舒適性的問題；液體燃料火箭的燃油晃動問題等。

其他問題9ppt課件1.1飛行器結(jié)構(gòu)動力學(xué)的目的與任務(wù)飛行器結(jié)構(gòu)與其1.1飛行器結(jié)構(gòu)動力學(xué)的目的與任務(wù)

分為以下四方面的基本課題：1．振動設(shè)計問題。已知輸入，要求設(shè)計出系統(tǒng)的振動特性，使得它的動態(tài)響應(yīng)滿足設(shè)計要求。2．動環(huán)境預(yù)測問題。已知系統(tǒng)的動態(tài)特性和輸出，研究其輸入特性。3．系統(tǒng)識別問題。通過已知的輸入與輸出來識別系統(tǒng)本身的動態(tài)特性與物理參量。4．已知系統(tǒng)特性和輸入，求系統(tǒng)的輸出，稱為動力響應(yīng)分析。10ppt課件1.1飛行器結(jié)構(gòu)動力學(xué)的目的與任務(wù)分為以下四方1.2動力學(xué)問題的基本特性第1章概論11ppt課件1.2動力學(xué)問題的基本特性第1章概論11ppt課1.2動力學(xué)問題的基本特性1.動力問題都包含時間變量2.慣性力的存在

主要表現(xiàn)在兩個方面：12ppt課件1.2動力學(xué)問題的基本特性1.動力問題都包含時間變量主1.3基本研究方法與分析模型第1章概論13ppt課件1.3基本研究方法與分析模型第1章概論13ppt1.3基本研究方法與分析模型最基本的分析模型有兩大類：連續(xù)系統(tǒng)模型離散系統(tǒng)模型14ppt課件1.3基本研究方法與分析模型最基本的分析模型有兩大類：連續(xù)第1章概論1.4振動的類型15ppt課件第1章概論1.4振動的類型15ppt課件4振動的類型

振動過程是指振動位移、速度、加速度、力和應(yīng)變等機械量隨時間的變化歷程。對振動過程，按不同的標(biāo)準(zhǔn)有多種分類方法。

a.16ppt課件4振動的類型振動過程是指振動位移、速度、加速度、

b.4振動的類型17ppt課件b.4振動的類型17ppt課件

c.4振動的類型圖1.118ppt課件c.4振動的類型圖1.118ppt課件第1章概論1.5振動的表示方法19ppt課件第1章概論1.5振動的表示方法19ppt課件

振動方程

周期與頻率

周期

頻率

復(fù)矢量表示簡諧振動

當(dāng)某一機械量x隨時間t按正弦或余弦規(guī)律變化時，稱之為簡諧振動過程。1.5振動的表示方法（1-1）

（1-2）20ppt課件振動方程周期與頻率周期頻率復(fù)矢量表

旋轉(zhuǎn)復(fù)矢量與簡諧振動的關(guān)系1.5振動的表示方法（1-3）（1-4）稱旋轉(zhuǎn)復(fù)矢量為復(fù)振動。進而可以寫成以下形式21ppt課件旋轉(zhuǎn)復(fù)矢量與簡諧振動的關(guān)系1.5振動的表示方法（1

用復(fù)振動表示簡諧過程，使許多振動問題的分析或運算得到簡化，如用復(fù)振動表示的簡諧振動的位移、速度及加速度之間的關(guān)系為

上述三式表明，復(fù)振動的速度v(t)比位移x(t)在相位上超前；加速度a(t)又比速度v(t)超前.1.5振動的表示方法（1-7）（1-6）（1-5）22ppt課件用復(fù)振動表示簡諧過程，使許多振動問題的分析或第1章概論1.6振動的頻譜23ppt課件第1章概論1.6振動的頻譜23ppt課件1.6振動的頻譜其中

在數(shù)學(xué)上，周期函數(shù)可展為傅里葉三角級數(shù)，設(shè)x(t)=x(t+kT),k為整數(shù)，并令,則有（1-8）24ppt課件1.6振動的頻譜其中在數(shù)學(xué)上，周期函數(shù)可展也可寫成其中1.6振動的頻譜（1-9）（1-10）

（1-11）25ppt課件也可寫成其中1.6振動的頻譜（1-9）（1-10）（1

可見，一個周期振動過程可視為頻率順次為基頻ω1

及其整數(shù)倍的若干或無數(shù)簡諧振動分量的合成振動過程。

以f（或ω）為橫坐標(biāo)，cn和φn為縱坐標(biāo)，得到的cn－f和φn

－f圖分別稱為幅值譜和相位譜，統(tǒng)稱為傅里葉頻譜。

這些分量依據(jù)n=1，2，3,…分別稱為基頻分量、二倍頻分量、三倍頻分量等?；l分量有時稱為基波，n倍頻分量則稱為n次諧波。

周期函數(shù)的的頻譜總是由若干沿f軸離散分布的普線組成，普線長度分別代表頻率分量的幅值和初相位。1.6振動的頻譜

正如簡諧振動可以用復(fù)振動表示，周期振動也可采用復(fù)指數(shù)形式的傅里葉級數(shù)。

26ppt課件可見，一個周期振動過程可視為頻率順次為基頻ω1及其整根據(jù)歐拉公式可知

將其代入（1-8）式，得

令（1-12）（1-13）

傅里葉級數(shù)的復(fù)指數(shù)形式

1.6振動的頻譜27ppt課件根據(jù)歐拉公式可知將其代入（1-8）式，得令（1-

則（1-12）可寫為

（1-14）（1-15）

（1-14）和（1-15）即為傅里葉級數(shù)的復(fù)指數(shù)形式。1.6振動的頻譜28ppt課件則（1-12）可寫為（1-14）（1-15將上式中的方括號中