基于混合界面法的多外挂飞机固有振动特性研究.pdf

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1、工艺控制基于混合界面法的多外挂飞机固有振动特性研究李智劳李晓东刘凡(中国飞机强度研究所,陕西西安710065)摘要:多外挂飞机在固有振动特性测试过程中往往会耗费若干子结构;对各子结构进行离散化,通过动力学分析或试验,较长的时间,并且外挂模态可能会与飞机的结构模态耦合在一得到子结构的模态;然后将各子结构的物理坐标—结点位移坐起,增加了模态识别和分离的难度。本文提出了用混合界面法标进行模态坐标变换,并对子结构进行“组集”,获得整个结构解决多外挂飞机的固有振动特性问题。采用无外挂飞机的地的模态坐标;通过子结构的界面连接

2、条件,作第二次坐标变换面共振试验结果和外挂的地面共振试验结果,运用混合界面模—独立坐标变换,消去不独立的模态坐标,得到一组用独立的态综合理论,对整个全机结构固有振动特性进行分析,获得全各子结构模态坐标组成的描述整个结构运动的独立广义坐标,机固有振动特性。本文的研究成果可以在飞机挂载方案改变从而导出整个系统以独立模态坐标表示的动力学方程。时,快速的对挂载飞机的振动特性进行分析,提高获取带外挂混合界面模态综合法的基本思想是:把一个结构分成若干飞机固有振动特性的效率,为研究带外挂飞机的固有振动特性个子结构,并把这些子结

3、构分成主子结构和从子结构,但主子提供了新的方法和途径。结构与主子结构之间,从子结构与从子结构之间互不连接。关键词:混合界面法;多外挂飞机;固有振动特性;共振如图1所示,以悬臂梁结构为例,图示的梁结构分成两个子试验结构α、β,子结构α为自由界面,子结构β为固定界面,其物由于飞机挂载外挂的组合方案越来越多,全机地面共振试理坐标集{u}分成内部坐标集{ui}和界面坐标集{uj},即验的周期越来越长,并且由于外挂模态往往会与机翼的低频模态耦合,这使得模态分离的难度增加了不少。目前通过模态综(1)合技术来解决此类问题变得越

4、来越迫切。以往研究模态综合对主子结构α,用自由界面保留主模态集组成假设模态技术主要采取混合建模的方式,即就是划分好的子结构,一部集,并对其结点物理坐标作模态坐标变换:分采用地面共振试验的方式获得结构固有振动特性,另一部分采用有限元计算的方式获得结构的固有振动特性,然后再运用(2)模态综合理论分析整个结构的固有振动特性。然而,由于一部i表示子结构内部节点坐标,k为表示保留主模态及其编分子结构的固有振动特性是通过有限元计算获得的,对于复杂的结构有限元计算获得的结果往往有较大偏差,最终导致模态号,{ϕik}表示与{ui

5、}对应的i行k列的分支保留主模态矩阵,p综合结果不理想。本文在以往混合建模的基础上,研究了试表示主模态坐标验-试验模态综合技术。对事先划分好的子结构,都采取地面对从子结构β,用其固定界面的保留主模态集,与其对界共振试验的方式来获得结构的模态,然后运用模态综合技术获面坐标的约束模态Ψij组成假设模态矩阵,并对结点物理坐标得整个结构的固有振动特性。作模态坐标变换:1混合界面法模态综合理论模态综合法的基本思想是按复杂结构的特点将其划分为(3)图1悬臂梁结构及子结构划分222017年06月工艺控制表1试验及模态综合结果状

6、态1状态2模态名称分析结果分析结果试验结果(Hz)MAC校验频率误差(%)试验结果(Hz)MAC校验频率误差(%)(Hz)(Hz)机翼对称一弯2.9912.9320.903-1.9732.7302.6670.935-2.308机身反对称一弯7.3027.5560.9153.4787.1196.8110.907-4.326机翼对称二弯10.18310.2790.9120.9439.6259.9400.9203.273机翼反对称二弯14.25714.7510.8753.46512.42911.8320.852-4.8

7、03外挂对称俯仰3.1343.1020.924-1.022.9122.7290.861-6.284外挂反对称俯仰4.2684.0290.901-5.6003.8713.9040.9150.852外挂对称侧平3.2153.2460.8920.9643.0962.9150.902-5.846外挂反对称侧平3.5463.2890.860-7.2483.2833.3020.8460.579外挂对称偏航4.6324.3170.849-6.8014.3684.3780.8190.229外挂反对称偏航4.5964.8610.8

8、275.7664.1254.2360.8072.691主从子结构的界面对接条件:飞机的固有振动特性。然后再分别对两种不同外挂进行模态(4)测试,获得两种外挂的固有振动特性。对外挂进行测试时,采从而可得约束方程:用固支状态。子结构α与子结构β的界面界面对接条件为(5)那么系统物理坐标与其独立的模态坐标(11)之间的变换关系为:2.2模态检验MAC矩阵表达式为:(6)上式中Φ

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