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《阻尼陀螺系统动力响应的有限元复模态分析方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第23卷第10期航空动力学报Vol.23No.102008年10月JournalofAerospacePowerOct.2008文章编号:100028055(2008)1021847207阻尼陀螺系统动力响应的有限元复模态分析方法12曾亮,李琳(1.中国民用航空总局航空安全技术中心,北京100028;2.北京航空航天大学能源与动力工程学院,北京100191)摘要:采用复模态分析方法研究了陀螺系统及具有粘性阻尼的陀螺系统的动力响应及其数值分析方法,提出了陀螺模态阻尼比的概念,实现了利用有限元结构分析软件对诸如薄壁旋转轴和转动薄壁壳体等
2、各类形式的复杂旋转薄壁结构进行动力特性分析的目的,讨论了不同条件(单点旋转简谐激励和沿圆周呈周波型分布的激励)条件下转动薄壁壳体结构的行波振动特点.关键词:复模态;阻尼陀螺系统;动力响应;行波振动中图分类号:V214.3文献标识码:ADynamicresponseofdampedgyroscopicsystemwithcomplexmodalmethod12ZENGLiang,LILin(1.CenterofAviationSafetyTechnology,GeneralAdministrationofCivilAviationof
3、China,Beijing100028,China;2.SchoolofJetPropulsion,BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Beijing100191,China)Abstract:Thedynamicresponseofdampedgyroscopicsystemwasresearchedbythecomplexmodalmethod,andtheconceptofgyroscopicdampingratiowasalsoputforwardinthispaper
4、.Withthemethodproposedinthispaper,itispossibletoanalyzethedynamiccharacteristicsofrotatingthin2walledstructuressuchastherotatingthin2walledshaftandshell.Thecharacteristicsoftravelingwavevibrationofshellunderdifferentloadcondition(single2pointharmonicloadandtheharmonicl
5、oadwithkcircumferentialwaves)werealsodiscussed.Keywords:complexmodalmethod;dampedgyroscopicsystem;dynamicresponse;travelingwavevibration[1]旋转薄壁壳体结构由于具有重量轻、承载能壳体结构组成.力大的优点,因此在航空发动机等旋转机械结构在薄壁壳体结构的动力特性分析中,对非转设计中被广泛采用,例如,航空发动机的静子机动薄壁壳体的动力特性可以利用通用的有限元结匣,转动件中的薄壁轴,一般均由不同形式的旋转
6、构分析软件完成,而转动薄壁壳体结构由于转动收稿日期:2007209229;修订日期:2008201222作者简介:曾亮(1976-),男,四川资阳人,博士,主要从事机械振动控制与减振技术研究.1848航空动力学报第23卷引起的离心力和哥氏力,一般的有限元结构分析2NT{Φi}{Φ•i}jωt∑{P0}e(3)软件尚不能进行此类结构动力特性的分析.从广i=12(jωi-λi)义来说,转动薄壁壳体结构属于陀螺系统,对此类从(3)式可见,当jωi≈λi时,第i阶振动的振结构进行动力响应分析时,模态分析法是一种有幅会变为无穷,此时称系统发生
7、了第i阶共振.当效的方法.在实际应用中,虽然实模态分析法可以然,对实际结构而言,由于存在各种形式的阻尼,应用于离散系统和连续系统,但复模态分析法通因此结构的响应不可能为无穷大.常局限于离散系统.对于连续系统,复模态分析法2阻尼陀螺系统的稳态响应仅应用于陀螺系统,但尚未应用于阻尼陀螺系[2]考虑阻尼影响的N自由度陀螺系统的强迫统.为了充分利用有限元结构分析软件的强大[3]振动方程可以写成以下形式[4]:功能,曹航推导了转动薄壁壳体这一类陀螺系统的有限元方程,并利用有限元软件MSC/NAS2[M]{¨x}+[G]{Ûx}+[C]{Ûx}
8、+[K0]{x}={P(t)}(4)TRAN的二次开发语言DMAP开发了新的结构其中[M],[G],[K0],{P(t)}意义同前,[C]为N×单元,将该类单元引入NASTRAN软件,实现了N阶的系统阻尼矩阵.利用有限元软件对转动薄壁
